Транспортные сани
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к транспортным саням. Транспортные сани содержат гибкий полоз, расположенные на нем в ряд пневмобаллоны, поверх которых расположена рама с настилом для крепления груза. К раме прикреплено тяговое устройство. Рама выполнена из нескольких модулей. Каждый модуль включает два продольных элемента и закрепленные между ними поперечные элементы. Продольные элементы соседних модулей скреплены между собой. Достигается облегчение конструкции. 8 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к транспортным средствам и может быть использовано в качестве прицепного устройства для транспортировки крупногабаритных грузов по льду и снегу в Антарктиде.
Известны надувные сани для перевозки людей и грузов, содержащие два параллельных надувных продольных элемента, выполняющих функцию полозьев и приспособленных для опоры всего корпуса саней и для скольжения по снегу или льду, причем по концам продольные элементы связаны между собой приподнятыми поперечными надувными элементами так, что образуют единый каркас корпуса саней, к которому прикреплено днище корпуса, а к поперечным надувным элементам внутри каркаса в носовой и кормовой частях прикреплен торцевыми участками центральный надувной продольный баллон, который имеет высоту не менее диаметра параллельных надувных продольных элементов, при этом под центральным надувным баллоном к продольным опорным надувным баллонам по всей длине могут быть прикреплены несколько скрепленных между собой по образующим дополнительных продольных баллонов, диаметр которых не больше диаметра продольных опорных баллонов (RU 2252887 С2, 27.05.2005). Надувные сани не предназначены для перевозки крупногабаритных и тяжелых грузов.
Известны разборные транспортные сани, содержащие полозья с одинаковым профилем спереди и сзади, скрепленные между собой съемными поперечными элементами в их верхней части, выполненные с возможностью размещения стандартного грузового контейнера, снабженные фиксаторами контейнера, полозья выполнены в виде закрытых корпусов, полости которых снабжены каркасом в виде вертикальных, предпочтительно квадратных ячеек, предпочтительно заполненных вспененным синтетическим материалом, например полиуретаном, при этом высота, ширина и длина каркаса соответствуют соответствующим размерам полости полозьев, при этом съемные поперечные элементы выполнены в виде балок (RU 2651948 С1, 24.04.2018).
Недостаток саней заключается в отсутствии амортизации груза при преодолении препятствий, а так же сниженная проходимость снегов пониженной плотности за счет высокого давления на грунт.
Наиболее близкими к предложенным саням являются транспортные сани для перевозки грузов в условиях Антарктики австралийской фирмы Elphinstone Engeneering, содержащие гибкий полоз, расположенные на нем в ряд пневмобаллоны, поверх которых расположена рама с настилом для крепления груза, к которой прикреплено тяговое устройство (см. в Интернете "Antarctic Equipment", Air Cushion Sleds, http://obw.com.au/antarctic/
Недостаток саней заключается в том, что из-за сложности транспортировки рамы, имеющей размеры 6 м × 2,7 м, сани имеют ограниченные габариты на малую грузоподъемность, предназначены для транспортировки одним тягачом.
Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в создании разборной облегченной конструкции прицепного устройства - саней большой грузоподъемности для транспортировки крупногабаритных грузов.
Техническая проблема решается транспортными санями, содержащими гибкий полоз, расположенные на нем в ряд пневмобаллоны, поверх которых расположена рама с настилом для крепления груза, к которой прикреплено тяговое устройство, в которых, согласно изобретению, рама выполнена из нескольких модулей, каждый модуль включает два продольных элемента и закрепленные между ними поперечные элементы, продольные элементы соседних модулей скреплены между собой.
Технический результат, достигаемый модульной конструкцией рамы, заключается в обеспечении возможности транспортировки рамы в виде модулей меньших габаритов, что позволяет использовать автодороги общего пользования для доставки платформы в любое место для дальнейшей сборки и эксплуатации
Кроме того, предлагается продольные элементы выполнять металлическими, а поперечные элементы - из композитного материала, например, из стеклопластика, для снижения массы конструкции. В зависимости от требований жесткости, рама может быть полностью композитной.
Настил выполнен из полимерных материалов или влагостойкого ДСП.
Кроме того, по меньшей каждый модуль имеет закрепленное на нем отбойное устройство со стороны, противоположной размещению тягового устройства для осуществления операции толкания конструкции во время движения или маневров.
В предпочтительном варианте скользящее основание выполнено из листов сверхвысокомолекулярного полиэтилена, соединенных друг с другом с помощью полос того же материала и крепежных элементов через эластичные прокладки, при этом полосы и листы, расположенные вдоль стороны рамы со стороны тягового устройства и вдоль противоположной ее стороны, выполнены загнутыми в сторону рамы и закреплены своими краями на раме через соединительные ремни.
В предпочтительном варианте тяговое устройство включает раму в форме равнобедренного треугольника, основание которого закреплено на раме саней, а вершина соединена с помощью поворотного шарнира с траверсой, для подключения от одного до трех параллельно едущих тягачей и равномерному распределению усилий между ними.
Кроме того, на сторонах рамы, обращенных к траверсе, закреплены отбойники, препятствующие удару траверсы о раму при поворотах.
Рама со стороны, противоположной размещению тягового устройства, имеет по меньшей мере одно устройство для подсоединения тягового транспорта.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 показаны предложенные сани, вид сверху.
На фиг. 2 - то же, вид сбоку.
На фиг. 3 - то же, вид сзади.
На фиг. 4 - то же, вид спереди.
На фиг. 5 - составляющие предложенных саней в аксонометрии.
На фиг. 6 показана модульная конструкция рамы саней.
На фиг. 7 показано тяговое устройство.
Предлагаемое прицепное устройство - транспортные сани состоит из следующих основных элементов (фиг. 1-4): нижнее гибкое скользящее основание - полоз 1, обеспечивающий скольжение и прогибание над неровностями трассы; расположенные на полозе 1 продольные пневмобаллоны 2, обеспечивающие компенсацию неровностей дороги; расположенная на пневмобаллонах 2 рама 3 с настилом 4, предназначенная для крепления груза и сохранения геометрии груза и саней; тяговое устройство 5, соединенное с рамой 3 с одной стороны и предназначенное для передачи тягового усилия от группы тяговых агрегатов, например, гусеничных тягачей, к жесткой раме 3 саней; одно или несколько отбойных устройств 6, соединенных с рамой 3 с другой стороны на высоте от 0,8 до 1,4 м для возможности толкать сани сзади ковшом бульдозера.
Полоз 1 (фиг. 5) представляет собой конструкцию, состоящую из листов 7, соединенных друг с другом посредством полос 8 через резиновые прокладки. Листы 7 и полосы 8 выполнены из полимера СВМПЭ. Такая конструкция полоза 1 обеспечивает его гибкость и хорошее скольжение по снегу и льду.
Листы 7 и полосы 8, расположенные по краю полоза 1 со стороны тягового устройства 5 и с противоположной стороны, выполнены загнутыми вверх в сторону рамы 3. Рама 3 и полоз 1 скреплены с каждой из этих сторон с помощью эластичных ремней и прорезиненной мембраны, защищающей конструкцию от попадания снега внутрь при движении
Пневмобаллоны 2 имеют следующие параметры:
давление - 0.1 МПа;
пневмобаллоны уложены парами под каждый модуль. Пары разделены между собой эластичными ремнями, соединяющими раму и скользящее основание;
на чертежах показаны суммарно 8 баллонов, 4 модуля (число баллонов может отличаться в зависимости от их размеров и размеров саней);
каждый пневмобаллон 2 фиксирован в отдельном чехле (на чертежах не показаны);
между модулями (через 2 баллона) протянуты тросы, фиксирующие лист СВМПЭ полоза 1 и раму 3. Для этого в раме предусмотрены заглушаемые отверстия, через которые к ремням имеется доступ. Пневмобаллоны 2 изготовлены из термопластичного полиуретана. В частности, марки L3290NESUe компании Cooley. Данный материал разработан для эксплуатации при низких температурах до -60°С с требованием на малые деформации при растяжении.
Пневмобаллоны 2 выполняют амортизирующую функцию, они гасят продольные и поперечные неровности трассы и обеспечивают плавность хода.
Рама 3 имеет модульную конструкцию и в описываемом варианте изготовлена из совокупности металлических и композитных профилей (фиг. 6). Рама 3 может состоять из нескольких продольных модулей 9. На фиг. 1 показано пять модулей, на фиг. 5 и 6 показано четыре модуля. Число модулей может быть различным в зависимости от габаритов саней и транспортного средства, на котором перевозят раму. Каждый модуль 9 состоит из продольных элементов 10 в виде металлических профилей - швеллеров и поперечных элементов 11 из композитного материала, в частности, из стеклопластика - полимера, армированного стекловолокном. В предпочтительном варианте все элементы рамы могут быть выполнены из композиционного материала, что значительно улучшит весовые характеристики рамы без потери прочности. Каждый модуль может иметь размеры в длину до 12 м и в ширину 2-2,5 м. На каждом модуле 9 или на некоторых из них могут быть закреплены отбойные устройства 6. Также сани могут иметь одно отбойное устройство 6, закрепленное на собранной раме 3 (фиг. 1, 5). Отбойное устройство или устройства 6 закреплены на раме 1 на высоте от 0,8 до 1,4 м для возможности толкать сани сзади ковшом бульдозера.
Между отбойными устройствами 6 на стыках модулей 9 к раме 3 могут быть приварены проушины 12, за которые можно при необходимости присоединить тягачи и осуществить задний ход саней.
Модули 9 соединены между собой по продольным элементам 10 болтовыми соединениями. Сверху и снизу рамы 3 с каждой стороны прикреплен (сваркой или болтовыми соединениями) металлический лист толщиной 2 мм. Верхний металлический лист образует настил 4. Данная конструкция обеспечивает прогиб рамы не более 100 мм и напряжение не более 250 МПа.
Тяговое устройство 5 (фиг. 7) включает раму 13 в форме равнобедренного треугольника, основание 14 которого закреплено на раме 3 саней. В вершине треугольника рамы 13 установлено дышло с поворотным шарниром 15, соединяющим раму 13 с траверсой 16. Траверса 16 может иметь одно и более устройств для подсоединения тягового транспорта в виде проушин 17, что позволяет подсоединять к саням два и три параллельно едущих тяговых транспортных средств и осуществлять маневровые действия.
Траверса 16 тягового устройства 5 изготовлена из стального двутавра и обеспечивает поворот на 90° по радиусу 18 метров. Траверса позволяет распределить усилие от тягачей, дышло с поворотным шарниром 15 компенсируют разность скоростей движения тягачей, и гибкие тросы, подсоединенные к проушинам 17, компенсируют перепады высот.
Предпочтительно жесткое соединение тягового устройства 5 с рамой 3, так как при этом при повороте имеет место минимальное отклонение крайней точки саней от осевой линии траектории и нет сильного провисания траверсы 16 при повороте, что не может привести к зацепу ее о неровности на опорной поверхности. Тяговое устройство 5 присоединяется к раме 3 болтовыми соединениями и сваркой.
Маневрирование производится путем изменения вектора тяги тягачей и сопутствующим поворотом траверсы 8 тягового устройства 5. В качестве ограничителя поворота траверсы 16 предусмотрены отбойники 18 на боковых сторонах рамы 13 тягового устройства, обращенных к траверсе 16.
Сборка саней осуществляется на ровной уплотненной поверхности, либо подготовленном настиле. На настил укладывают листы 7 СВМПЭ, образующих полоз 1, который скрепляются между собой механическим способом посредством полос 8 СВМПЭ с помощью болтовых соединений.
На листы 7 СВМПЭ укладывают сдутые пневмобаллоны 2, каждый в отдельном чехле, в количестве 10 шт. Между парами пневмобаллонов 2 устанавливают разделительные ремни 19 (фиг. 5).
Поверх пневмобаллонов 2 прокладывают защитный материал, предохраняющий пневмобаллоны 2 от трения с нижним металлическим листом рамы 3.
Сборка модулей 9 рамы 3 конструкции осуществляется на подготовленной оснастке болтовыми креплениями помодульно. При последовательном соединении прикрепляют ремни 19 к металлической раме 3, в последний момент закрепляют уже только внешние ремни, затем прикручиваются верхние листы к раме 3, образующие настил 4.
Ремни 19 необходимы для разделения пневмобаллонов 2, а также для исключения провисания полоза 1 на препятствиях. Ремни соединяют металлические проушины, установленные попарно на настиле и раме строго друг над другом. Проушины расположены как по периметру конструкции, так и между подулями.
Затем одновременно надуваются все пневмобаллоны 2, приподнимая конструкцию и разгружая оснастку, оснастка убирается из-под рамы 3.
Полоз 1 прикрепляется к металлической раме 3 посредством натяжения тросов при накачивании пневмобаллонов до требуемого давления.
Переднее тяговое устройство 5 (и в случае необходимости задние тяговые устройства - проушины 12) присоединяют к собранным элементам болтовыми соединениями или сваркой к раме 3.
Прицепное устройство - транспортные сани для транспортировки крупногабаритных грузов (далее - изделие) предназначено для транспортировки грузов по поверхности, покрытой льдом и снегом, с высотой препятствий не более 1 метра, под воздействием повышенного уровня ультрафиолетового излучения через пять климатических зон:
поверхность рыхлый снег, начало таяния; несущая способность поверхности - низкая; околонулевые температуры;
глубокий рыхлый мокрый снег; несущая способность поверхности -низкая; температура воздуха до -10°С;
перемежающиеся зоны застругов и ровной поверхности; температура воздуха до -50°С;
слой рыхлого свежего снега (высота слоя от 0 до 0,5 м) поверх более твердого слежавшегося, сугробы, неплотные наддувы; температура воздуха до -50°С;
сыпучий глубокий снег («снежное болото»); температура воздуха до -60°С;
Сани транспортируются посредством тягового устройства группой тяговых агрегатов - гусеничных тягачей, например, Kassbohrer PistenBully 300 Polar Antarctic (от 1 до 3 параллельной траекторией).
Параметры перевозимого груза:
возможна перевозка как единых модулей, так и набор груза несколькими различными изделиями (емкости, мешки и т.п.);
максимальная масса - не более 60000 кг;
максимальная сосредоточенная нагрузка от груза - не более 920 кг/м2
высота центра массы груза - не выше 3 м от его основания; 
размещение центра массы груза - не ближе 4 м от его края;
максимальные габариты груза длина х ширина х высота, 13 м × 10 м × 7 м;
суммарное давление на грунт (сани + груз), не более 0,5 кг/см2
Транспортные сани обеспечивают стабильность показателей качества в условиях эксплуатации.
1. Транспортные сани, содержащие гибкий полоз, расположенные на нем в ряд пневмобаллоны, поверх которых расположена рама с настилом для крепления груза, к которой прикреплено тяговое устройство, отличающиеся тем, что рама выполнена из нескольких модулей, каждый модуль включает два продольных элемента и закрепленные между ними поперечные элементы, при этом продольные элементы соседних модулей скреплены между собой.
2. Сани по п. 1, отличающиеся тем, что продольные элементы выполнены металлическими, а поперечные элементы выполнены из композитного материала, например из стеклопластика.
3. Сани по п. 1, отличающиеся тем, что настил под груз выполнен из полимерных листов или влагостойкой ДСП.
4. Сани по п. 1, отличающиеся тем, что имеют закрепленное на раме 3 отбойное устройство со стороны, противоположной размещению тягового устройства.
5. Сани по п. 1, отличающиеся тем, что полоз (скользящее основание) выполнен из листов, соединенных друг с другом с помощью полос и крепежных соединений через эластичные прокладки, при этом полосы и листы, расположенные вдоль стороны рамы со стороны тягового устройства и вдоль противоположной ее стороны, выполнены загнутыми в сторону рамы и закреплены своими краями на раме.
6. Сани по п. 5, отличающиеся тем, что листы полоза и соединяющие их полосы выполнены из сверхвысокомолекулярного полимера.
7. Сани по п. 1, отличающиеся тем, что тяговое устройство включает раму в форме равнобедренного треугольника, основание которого закреплено на раме саней, а вершина соединена с помощью поворотного шарнира с траверсой, имеющей по меньшей мере одно устройство для подсоединения тягового транспорта.
8. Сани по п. 7, отличающиеся тем, что на сторонах рамы, обращенных к траверсе, закреплены отбойники.
9. Сани по п. 1, отличающиеся тем, что рама со стороны, противоположной размещению тягового устройства, имеет по меньшей мере одно устройство для подсоединения тягового транспорта.
