УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУКСИРОВКИ ЛЫЖНИКА
DEVICE FOR TOWING OF SKIER

Изобретение относится к индивидуальным транспортным средствам, способным передвигать человека, находящегося на лыжах или роликовых коньках, путем его толкания с помощью соосного импеллера малой мощности с созданием воздушной тяги, выходящей из сопла импеллера для передвижения по снегу.
Известны устройства для буксировки лыжника, перемещающие по заснеженной местности, по глубокому снегу, на отдых, в том числе на горнолыжных курортах, при занятиях спорта.
Для лыжников важна свобода перемещения, выбор склонов для катания, лыжной трассы для катания по своему выбору, когда он совершенно независим от любого подъемника, канатной дороги, фуникулера, чтобы возвращаться к налу трассы, а также передвижения на лыжах по заснеженной местности.
Устройство может быть использовано рыбаками, охотниками, лесниками, геологами, туристами, а также для специального назначения, например для МЧС, патрулирования объектов, в экспедициях.
Известно большое разнообразие патентов, относящиеся к буксированию человека на лыжах при помощи малых габаритных гусеничных устройств. При этом используются разные способы соединения лыжника с буксировщиком, в том числе лыжник может перемещаться впереди или сзади буксировщика.
Однако здесь не будут подробно рассматриваться способы индивидуальных транспортных средств с гусеничным ходом, в которых лыжник следует за буксировщиком, так здесь усилия передаются на руки, ноги, туловище, но при этом при торможении или остановке столкнутся с ним и сложность управления.
Известные моторизованные санки, которые могут быть использованы для передвижения человека, путем его толкания. Для этого они имеют раму с толкателем, по бокам которой изменяются резьбовые средства крепления для водных лыж или гусеничного ходового оборудования. При использовании водных лыж задействован двигатель на основе гребного винта (Патент Германия №4409677 А1, МПК А63В 35/12, А63В 35/73 от 11.08.1994).
Недостатком данной конструкции является низкое качество использования из-за необходимости отталкивания движителем от разных сред, что снижает его универсальность.
Известно индивидуальное транспортное средство для перемещения лыжника по снегу, содержащее раму с прикрепленной к ней лыжей, двигатель, установленный на раме, и прикрепленный к ней толкатель в виде штанги, предназначенный для взаимодействия с лыжником. Движитель выполнен гусеничным, в котором для обеспечения лучшего сцепления с покровом на цепи закреплены металлические зацепи (Патент ПМ RU №101684, В62М 27/02, B62D 55/07, А63С 5/08 от 27.01.2011).
Недостатком известного транспортного средства является то, что на рыхлом глубоком снегу транспортное средство повиснет, а своей лыжи с наклоном в ту или иную сторону при воздействии силы тяжести движителя (может опрокинуться), выгребая из - под себя снег гусеницей. Также тяга зависит от рельефа грунта, например, подпрыгнув на кочке транспортное средство, перестанет перемещать лыжника, так как связь грунт-гусеница исчезает, а при приземлении толкнет потерявшего скорость лыжника. Также существует зависимость тяги от положения толкателя в виде штанги: при выравнивании штанги относительно поверхности снега способность к зацеплению ухудшается, так как уменьшается суммарная сила давления гусеницы на снег (чем более перпендикулярно к поверхности снега штанга, тем большая часть веса лыжника перейдет на гусеницу). Кроме того, при движении под уклон, позволяющее лыжнику ускоряться, гусеница станет тормозом. Также имеются значительные потери на трение в трансмиссии, на уплотнение снега, а также то, что из-за наличия трансмиссии с увеличением скорости неизбежно падает тяга. Также имеется довольно большой вес устройства и его габаритов из-за наличия трансмиссии и гусеницы.
Следует привести известный аналог парусное вооружение для буксировки спортсменов, где при движении рассматривается положение тела с центровкой системой по высоте на уровне уиибона, а шарнирный опорный узел мачты выполнен в виде скобы для поры на обувь спортсмена с рычагом, при этом скобы имеют средство для фиксации от продольного перемещения (Авторское свидетельство SU №961727 А63В 71/10, В62В 15/00 от 30.09.1982). Однако сложность выполнения конструкции и необходимость учитывать наклон тела спортсмена в ту или иную сторону и связано с наличием мачты с парусом и другими элементами крепления и поворота, не обеспечена безопасность при движении, сложность управления.
Известно транспортное средство, содержащее корпус и двигатель с воздушным винтом (Германия DE 9014761 АИ, А63С 5/08 от 07.03.1991). Однако аналог, обладая большим давлением на снег, имеет недостаточную проходимость.
Известно устройство для буксировки лыжника (ближайший аналог), содержащего раму с прикрепленными к ней образующими дорожный просвет опорными лыжами с амортизирующей подвеской, воздушно-винтовой движитель, закрепленный на раме, толкатель лыжника, прикрепленный к раме и расположенный спереди по ходу движения относительно воздушно-винтового движителя. Амортизирующая подвеска опорных лыж представляет собой рычаг, неподвижно прикрепленный к лыжам с одного конца и шарнирно закрепленный к раме с другого конца, и подпружиненный амортизатор (Патент RU №2520071, А63С 5/08 от 20.06.2014).
Недостатком данной конструкции является невозможность повторения лыжами продольного профиля поверхности, по которой происходит передвижение, без наклона рамы, из-за того, что рычаг позволяет лыже перемещаться относительно рамы только поступательно вертикально. Кроме того, существует опасность на поворотах, когда меняется центр тяжести устройства, а значит, отсутствие самовыравнивания и наклона в ту или иную сторону наклона, становится не устойчиво (большая вероятность опрокинуться), а также имеет недостаточную скорость и проходимость. Также недостатком данной конструкции является отсутствие возможности применения под углом крепления вертикальных боковых стоек-подпорок и возможность замены опорных нижних креплений на стойках-подпорках коротких лыж и/или колес для смены трения скольжения на трение качения на поверхности передвижения, например от условий свойств поверхности при изменении погодных условий, по которой происходит передвижение.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение удобства использования устройства для буксировки лыжника без значительного усложнения конструкции, путем одновременного обеспечения поворота монолыжи с рамой и с соосным импеллером малой мощности в скоростном движении с возможностью присоединения вертикальных боковых упоров, на концах которых закреплены короткие лыжи и возможностью их замены на другое устройство вместо коротких лыж, а также установка нового движителя в виде соосного импеллера малой мощности с двигателем, монолыжа, которая предназначена для передвижения по снегу при отсутствии опрокидывания всего устройства, а также расширить функциональные возможности устройства для буксировки лыжника при воздействии на его силы тяжести в ту или иную сторону наклона находящихся на ней устройств.
Для достижения указанного технического результата в устройстве для буксировки лыжника, содержащее раму, прикрепленную к ней опорную лыжу, двигатель с воздушным движителем, закрепленный на раме, толкатель, прикрепленный к раме и расположенный спереди устройства по ходу его движения, согласно изобретению, устройство выполнено на пневмопотоке, причем в качестве движителя используют соосный импеллер, соединенный с двигателем внутреннего сгорания, причем винты соосного импеллера выполнены левого и правого вращения, а углы атаки его лопастей равны и выполнены противоположного знака, с обеспечением создания позади устройства противоположно движению лыжника выходящей из сопла соосного импеллера струи воздушного потока, при этом рама устройства соединена с вертикальной, откидной в нижней ее части стойкой, причем к раме в верхней своей части двумя крепежными шарнирами дополнительно присоединены вертикальные боковые отталкивающие упоры в виде стоек-подпорок для обеспечения сохранения движения устройства по снегу при совершении скоростного движения, а также для исключения опрокидывания устройства при движении по неровной поверхности, по которой происходит передвижение, при этом соединение вертикальных боковых отталкивающих упоров в виде стоек-подпорок между собой, выполнено раздвижным на угол α относительно мест их крепления посредством фиксированной тяги в виде винта с гайкой, для обеспечения требуемого угла α между ними в рабочем положении, при этом отталкивающие упоры на своих концах выполнены переменной длины в виде телескопических опор «труба в трубе» с байонетным соединением и фиксированным перемещением относительно опорной поверхности и снабжены двумя короткими лыжами, каждая из которых шарнирно прикреплена к концу каждой стойки-подпорки.
Кроме того, средняя часть монолыжи снабжена сверху доской с замками крепления, на которой закреплена нижняя часть вертикальной откидной закрепленной стойки, причем ширина опорной доски крепления равна или меньше ширины монолыжи.
Кроме того, фиксирующую тягу выполняют в виде ограничителя положения для двух дополнительных вертикальных боковых стоек-подпорок.
Кроме того, фиксирующая тяга, выполненная в виде винта с гайкой, выполнена съемной за счет отсоединения винта с гайкой фиксации и концы элементов крепления тяги разъединяются между собой, соединенные с вертикальными боковыми стойками-подпорками, прикрепленных к раме сбоков.
Кроме того, нижняя часть вертикальных боковых стоек-подпорок в виде байонетного исполнения с короткими лыжами выполнены с возможностью замены в случае их повреждения.
Кроме того, полость корпуса с соосным малым импеллером имеет подводящий зазор со стороны боковых стенок корпуса с возможностью прохода засасываемого воздуха к основному и дополнительному винтам импеллера.
Кроме того, приемный канал малого импеллера снабжен на входе съемной пластмассовой решеткой, выполненной с возможностью дистанционного открывания.
Указанные отличия являются существенными, так как существует необходимость в разработке надежного и повышенной безопасностью при эксплуатации устройства для передвижения по снегу и отталкивания движителем с помощью сжатой струи на выходе в атмосферу (наподобие работы сопла двигателя самолета), преодолевая указанные выше недостатки и обеспечивающее выполнение с помощью соосного импеллера малой мощности вместе с малыми размерами двигателя (современная техника это позволяет изготовить), а значит, происходит выравнивание при засасывании атмосферного воздуха, далее создание прямолинейного воздушного потока на выходе из сопла в атмосферу, именно за счет применения двух винтов: основного и дополнительного выравнивающего в результате их конструкторского решения крепления на роторе левого и правого вращения, тогда как в прототипе поток воздуха сразу за воздушным винтом получает закручивающий эффект вихрей воздуха, а значит, и тяга недостаточна в быстром движении, т.е. для создания реактивной струи воздушного потока сзади устройства. Кроме того, оно достаточно устойчиво по неровностям снега и скольжения по склону, и обеспечить ему остойчивость с креплением на монолыже с вертикальной стойкой с присоединяющимися вертикальными боковыми упорами, концы которых выполнены в виде байонетного исполнения с коротким на конце лыжами или с возможностью замены в случае их повреждения. В целом воздушная сжатая струя выходит в атмосферу с заданной скоростью и давления в движении устройства, связанного с отталкиванием лыжника.
Таким образом, для буксировки лыжника, ему представлена безопасность при работе предложенного устройства в движении с воздушным потоком в атмосферу.
Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники, т.е. соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень» и пригодно к осуществлению промышленным путем.
Предложенное техническое решение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства для буксировки лыжника; на фиг. 2 - со снятым корпусом малого сосного импеллера в виде фрагмента, показывающего устройство без ограждения защитной решетки.
Устройство для буксировки лыжника содержит основную вертикальную откидную стойку 1 связанную с монолыжой 2 элементами крепления в виде защелкиваемого замка 3, закрепленного на опорной доске 4, которая закреплена замками 5 крепления на монолыже 2. К верхней части вертикальной стойки 1 прикреплена рама 6. Двигатель 7 закреплен к раме 6, и соединен с малым соосным импеллером 8 через редуктор 9 вращения с закрепленным вращающегося основного винта 10 и дополнительного винта 11. Соосный импеллер готов к работе. Лопасти основного винта 10 и дополнительного винта 11 соосного импеллера выполнены криволинейными и повернутыми вертикальной плоскости с заданным настроенным углом, например 10 градусов для возможного увеличения подачи сжатого воздуха через корпус 12 крепления.
Для выпрямления закрученных струй атмосферного воздуха, проходящего через основной винт 10, используют струенаправляющий и выравнивающий второй дополнительный винт 11, в целом - это называют соосный импеллер, расположенный в закрытом корпусе 12, выход сжатого потока воздуха (газового потока) которого связан с соплом 13 (наподобие пневмоканала).
Таким образом, дополнительный винт 11 в работе с основным винтом 10 (соосный импеллер) приводится во вращение посредством двигателя через редуктор вращения. Чтобы обеспечить равенство вращательных момента, в винты 10 и 11 выполнены левого и правого вращательных моментов, а углы атаки их лопастей равны и противоположного знака.
В комплект устройства, закрепленной раме 6 входит и толкатель 14 лыжника, прикрепленный к раме 6 и расположенный спереди по ходу движения относительно малого соосного импеллера (движителя).
В качестве двигателя 7 может использоваться современный малогабаритный бензиновый мотор (бензин А-93), соединенный гидравлически с бензобаком (не показан).
Толкатель 14, в частном случае представляет собой две балки, скрепленные между собой и установленный на раме 6 неподвижно, свободные концы которых имеют рукоятки 15 для рук лыжника, одна из которых оснащена узлом дистанционного управления силовой тяги малого соосного импеллера в корпусе 12 с подачей сжатого воздуха (газового потока).
К раме 6 сбоков под углом α друг другу с двумя крепежными шарнирами 16 и 17 закреплены вертикальные боковых отталкивающие упоры, в виде в виде преимущественно, стойки-подпорки 18 и 19 на концах сих которых выполнены по схеме труба в трубе, с верхней и нижней частями, которые связаны концы подпорок 18 и 19.
При этом стойки-подпорки 18 и 19 имеют концы упоры (особенности исполнения на чертеже не показаны), которые могут иметь упоры байонетного соединения, и к нижним концам стоек-подпорок 18 и 19 прикреплены шарнирно короткие лыжи 20 и 21 (полозья).
Следует отметить, что под понятием байонетное соединение подразумевается быстро выполняемее соединение деталей посредством осевого перемещения и поворота одной из них относительно другой, т.е. при соединении деталей выступы входят в прорези другой детали с последующим и поворотом ее и фиксации (без приложения специальных соединений специальными для этого инструментами).
Короткие лыжи 20 и 21 могут быть выполнены на нижней части непосредственно при ее присоединению к байонетному соединению и представлять с ней единую деталь или могут быть отдельно зафиксирована на конце байонетного соединения или с возможностью замены в случае их повреждения. Короткие лыжи 20 и 21 могут, служит как упором, так и скольжением по снегу сбоков монолыжи 2 и ее устойчивому положению в движении и на поворотах от опрокидывания всего устройства в целом. Это обеспечивает через толкатель 14 для буксировки в безопасном движении вперед.
Для фиксации в рабочем положении или при сложении дополнительных вертикальных боковых отталкивающих упоров, в виде стойки-подпорки 18 и 19 с короткими лыжами 20 и 21 (последние могут быть съемными) и надежного соединения, и фиксирования вместе с рамой 6, предусмотрен регулируемый упор. Он выполнен в виде фиксации съемной шарнирной тяги 22, выполненной в виде винта с гайкой, обеспечивая требуемый угол расхождения между боковыми вертикальными стойками - подпорками 18 и 19 в рабочем положении, обеспечивая надежное и устойчивое положение Устройства при наклоне в движении или на поворотах в ту или иную сторону по снегу, и расположенного соосного малого импеллера с малогабаритным двигателем на раме 6, при этом предусмотрено с креплением в средней части между ними, в результате чего устройство в целом с монолыжей 2 готово для использования в движении, сохраняя его устойчивость от боковых опрокидываний, а значит, предотвращается падения его, как на ровной снежной поверхности, так и на неровной поверхности.
Работает устройство для буксировки лыжника следующим образом.
Лыжник держит толкатель 14 за рукоятку 15 на определенной высоте, которая ему удобна по ситуации. При этом изменение высоты толкателя связано с креплением относительно расположения рамы 6 и обеспечение поворота монолыжи 2 со скрепленной рамы 6 на вертикальной стойке 1 не приводит к значительному усложнению конструкции и опорных вертикальных боковых стоек-подпорок 18 и 19 с короткими на концах лыжами 20 и 21.
Обеспечение поворота опорных вертикальных стоек-подпорок 18 и 19 с короткими лыжами 20 и 21 относительно рамы 6 приводит к повышению удобства эксплуатации для передвижения лыжника, когда по углу поворота вместе с рамой 6 и монолыжи 2 могут принимать положение по углу их заданной раздвижки, относительно опорной монолыжи 2, в соответствии с профилем поверхности, по которой происходит передвижение, без изменения высоты толкателя 14 с рукояткой 15, а высота толкателя может принимать значение удобное по ситуации. Нажимает рукоятку управления газом и включает малой мощности двигатель 7. Через редуктор 9 вращения запускается малый соосный импеллер 8, начинается вращение соосного импеллера, связанного с воздушными винтами 10 и 11, и засасывается в корпус 12 воздух, далее воздушный поток закручивается, движется по спирали, он создает скоростной сжатый поток воздух под давлением. Это потто поступает на дополнительный винт 11 соосного импеллера с редуктором 9 в сторону, обратную вращению основного винта 10. Поскольку вращательные моменты, создаваемыми воздушными винтами малого соосного импеллера, равны, но противоположно по знаку, то после дополнительного винта 11 сжатый поток воздуха выпрямляется, приобретая осевое направление в сторону сопла 13. Вследствие этого большую приобретенную скорость реактивной струи, поступающей сзади в атмосферу для отталкивания (наподобие сопла в двигателе самолета).
Таким образом, образуется воздушная реактивная струя высокого давления прямолинейного направления, которая и движет, как монолыжу с ее элементами, так и лыжника вперед в режиме достаточно больших скоростей вперед.
С изменением скорости вращения винта малого соосного импеллера меняется угол закрутки струи воздуха после основного винта 10 и выравнивание после дополнительного винта 11.
Восстанавливается равенство моментов в ту или иную стороны для создания мощности малого соосного импеллера (движителя), а значит, оптимальную работу устройства для поддержания выходящей сжатой струи из сопла малого соосного импеллера в прямолинейное направление воздушной струи.
При необходимости замены коротких лыж 20 и 21 на замену, они могут легко демонтированы, путем снятия и крепления других устройств лыж или на другие заменяющие опорные устройства на установку, например, колес и т.д., приводит к повышению удобства использования, благодаря возможности смены, при необходимости трения скольжения на трения их вращения по поверхности, по которой происходит передвижение, создаваемого силой тяги воздушной струи, выходящей из сопла 13 малого соосного импеллера непосредственно лыжнику без создания опрокидывающего момента на монолыже 2 с ее устройствами.
Кольцевое ограждение вход перед соосным импеллером снабжают съемной пластмассовой решеткой в виде защитного кожуха (не показано) с возможностью дистанционного открывания, что позволяет защитить для полной безопасности от попадания ненужных летающих птиц и других тел с поступлением атмосферного воздуха извне. А это обеспечивает лыжнику от травмы в работе устройства.
При воздействии давления на монолыжу 2 силы тяжести, даже с наклоном устройства на ней может произойти неравномерная осадка снега под дней, в этом случае длины вертикальных боковых стоек-подпорок 18 и 19 с короткими лыжами 20 и 21 можно увеличить или уменьшить до требуемой величины по длине за счет изменения байонетного исполнения в нижней своей части стоек-подпорок 18 и 19 с короткими лыжами 20 и 1 (особенности исполнения на чертеже не показаны для упрощения, в этом случае произойдет сохранение скольжения коротких лыж 20 и 21, которые в целом поддерживают устройство в устойчивом положении в движении лыжника и монолыжи 2, а также регулируется величиной угла их возможного расхождения при наличии шарнирной тяги 22, выполненной в виде винта с гайкой. Такое устройство под различными углами взаимодействия для монолыжи с устройствами и силы тяжести находящейся на ней данных элементов позволяет повысить безопасность, травматизм его использования, особенно от опрокидывающего момента вправо или влево, позволяет достичь удобства использования без значительных усложнений конструкции, которое в целом является функционально расширенным, в частности, обеспечить разнообразный и активный отдых на снегу катания, подъемах и спусках, тренировок людей с одновременным приложением оздоровительных физических нагрузок.