ПРИЦЕПНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДГОТОВКИ СНЕЖНОУПЛОТНЁННЫХ ТРАСС

Полезная модель относится к прицепным устройствам для подготовки лыжных и снегоходных трасс. Функциями устройства являются выравнивание и уплотнение свежевыпавшего снега, рыхление и выравнивание профиля обледеневших лыжных трасс.
В настоящем описании будет использована следующая терминология:
признаки направления и местоположения «вперед» и «назад», «в передней части» и «в задней части», «вдоль», «ширина», «продольный», «поперечный» используются относительно направления рабочего движения устройства;
рама - жесткая стержневая конструкция, образующая основу изделия и служащая для размещения оборудования;
рычаг - твердое тело, способное вращаться вокруг неподвижной опоры.
В лыжном спорте классический двухшажный попеременный лыжный ход, подготовка трасс для которого не вызывала затруднений, практически полностью вытеснен коньковым ходом, требующим гладкой плотной поверхности шириной не менее 1,2 метра. Снегоходы к настоящему времени стали обычным и доступным транспортным средством и вопрос создания сети снегоходных дорог, требующих поверхности такого же качества, давно назрел. Создание таких трасс и дорог требует применения специализированного оборудования. Наилучшее качество обеспечивают устройства, в которых снежный материал, как свежевыпавший, так и плотно смерзшийся, обрабатывается, точнее, взбивается, поперечной фрезой, а затем уплотняется и заглаживается под определенным давлением.
Для указанных целей известны и широко применяются за рубежом гусеничные самоходные машины, известные в спортивной среде под общими названиями: в США - "Snow-Cat", в Европе - "RaTrac", а в России - «ратрак» [см.:http://www.ski.ru/static/750/2_21317.html, а также Приклонова С, Козлов А. Лыжный спорт. №37, 2007]. Они состоят из гусеничного трактора с тяговым двигателем внутреннего сгорания и приводимым от него насосом гидросистемы, поперечной цилиндрической фрезой с гидроприводом и подвешенной к задней части трактора на рычагах с возможностью подъема и опускания посредством гидроцилиндров. Ширина фрезы определяет ширину получаемой трассы и обычно превышает 2,5 метра.
Недостатками этих машин является их дороговизна - от 10 млн. рублей и выше, высокие эксплуатационные расходы, необходимость в обслуживании квалифицированными специалистами. Кроме того, при прокладке трасс в лесах и парках они требуют широкой просеки. В условиях России с ее громадными расстояниями, низкими плотностью и платежеспособностью населения подобные машины по указанным причинам пока могут иметь лишь ограниченное применение. Решить проблемы массового вовлечения в лыжный спорт и создания разветвленной сети снегоходных дорог они не могут. Лыжные и снегоходные трассы, в отличие от горнолыжных, обычно не требуют ежедневного ухода, и дорогостоящие ратраки оказываются в простое. Поэтому прицепные устройства представляются более перспективными, поскольку тягачи прицепного оборудования (трактора или снегоходы) в случае отсутствия нужды в обработке трасс могут использоваться для других надобностей.
Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является прицепная машина для подготовки снежноуплотненных трасс и дорог, содержащее раму с полозьями, установленные на ней силовой агрегат (электромотор с редуктором и гидронасосом) и устройства управления, поперечную фрезу с механическим приводом от электромотора, подвешенную на качающемся рычаге под рамой, открытый снизу и спереди кожух фрезы, скрепленный с рамой и служащий для образования тепловой камеры, а также гидравлический механизм для подъема и заглубления фрезы [а.с. СССР № 277818]. Поскольку в транспортном положении фреза должна быть полностью приподнята над дорогой, установленное над ней на раме тяжелое силовое оборудование оказывается сравнительно высоко, что увеличивает риск опрокидывания на неровной дороге или косогорах. Кроме того, известное устройство не обеспечивает получения гладкой поверхности дороги. Взбудораженный фрезой пропаренный снег выходит из тепловой камеры и замерзает, образуя покрытую бугорками поверхность. Это хорошо, если дорога предназначена для колесных транспортных средств, но неприемлемо для лыжных и снегоходных трасс.
Техническим результатом от использования предложенной полезной модели является повышение качества подготовки лыжных и снегоходных трасс за счет создания обработанной снежной поверхности высокой гладкости с дополнительными свойствами.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в известном прицепном устройстве для подготовки снежноуплотненных трасс, содержащем раму с полозьями, установленный на ней силовой агрегат, гидронасос и устройства управления, подвешенную на качающемся рычаге фрезу, окружающий ее открытый спереди и снизу кожух, и гидравлический механизм для подъема и опускания фрезы, фреза снабжена гидроприводом и подвешена к задней части рамы, а позади фрезы вдоль нее установлен заглаживающий лист.
Кроме того, прицепное устройство дополнительно содержит гидравлический механизм для регулировки угла наклона заглаживающего листа к плоскости трассы.
Кроме того, прицепное устройство имеет продольные выступы на нижней стороне заглаживающего листа.
Кроме того, заглаживающий лист выполнен гибким.
Кроме того, гибкость заглаживающего листа увеличивается к задней части.
Кроме того, заглаживающий лист выполнен составным из жесткой и расположенной позади нее гибкой частей.
Кроме того, жесткая часть заглаживающего листа является отогнутой кзади частью кожуха.
Кроме того, длина заглаживающего листа, измеренная вдоль оси фрезы, превосходит ее длину.
Кроме того, прицепное устройство дополнительно содержит лыжепрокладчики, установленные позади фрезы на качающихся рычагах.
Кроме того, лыжепрокладчики установлены с возможностью изменения расстояния между ними.
Кроме того, в качестве силового агрегата прицепное устройство содержит двигатель внутреннего сгорания.
Благодаря тому, что фреза снабжена гидроприводом и подвешена к задней части рамы, а позади фрезы вдоль нее установлен заглаживающий лист достигается безупречное качество выглаживания и уплотнения трассы.
Благодаря тому, что гидравлический механизм для регулировки угла наклона заглаживающего листа к плоскости трассы, достигается возможность получения гладкой поверхности трассы независимо от степени заглубления фрезы.
Благодаря тому, что заглаживающий лист имеет продольные выступы на нижней стороне на обработанной поверхности образуются мелкие бороздки, легко срезаемые кантами лыж. Получающаяся вследствие этого снежная пыль, смягчая поверхность, делает езду по ней более комфортной. Особенно это важно в сильные морозы, когда обработанная трасса затвердевает до звона.
Выполнение заглаживающего листа гибким повышает гладкость получаемой поверхности, то есть качество обработки.
Выполнение заглаживающего листа с переменной гибкостью, увеличивающейся к задней части, повышает качество обработки за счет того, что выходящий из-под фрезы снег вначале выравнивается жесткой частью листа, а затем его гибкая часть производит окончательную отделку.
Выполнение заглаживающего листа составным из жесткой и расположенной позади нее гибкой частей повышает его долговечность и облегчает его изготовление.
Выполнение жесткой части заглаживающего листа из отогнутой кзади части кожуха упрощает конструкцию устройства.
Благодаря тому, что длина заглаживающего листа, измеренная вдоль оси фрезы, превосходит ее длину, создается плавный переход от обработанной к необработанной части трассы, устраняется ступенька между ними, повышается комфортность ходьбы и езды.
Благодаря тому, что прицепное устройство дополнительно содержит лыжепрокладчики, установленные позади фрезы на качающихся рычагах расширяются его функциональные возможности, обработанная трасса становится удобной как для конькового хода, так и для классического, притом, что нарезанная лыжепрокладчиком лыжня имеет отличное качество и стандартные размеры.
Благодаря тому, что лыжепрокладчики установлены с возможностью изменения расстояния между ними, расширяются функциональные возможности устройства и повышается производительность обработки трассы.
Благодаря тому, что в качестве силового агрегата прицепное устройство содержит двигатель внутреннего сгорания, достигается его полная независимость от тягача и, кроме того, двигатель внутреннего сгорания, менее уравновешенный, чем использованный в прототипе электромотор, создает небольшую вибрацию, благотворно влияющую на уплотнение снега.
Существо полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1 показан вид сбоку на предложенное устройство.
На фиг. 2 показан вариант исполнения с составным заглаживающим листом, имеющим продольные выступы на нижней стороне.
На фиг. 3 показан один из возможных вариантов профиля выступов. На фиг. 4 показан вид сверху на предложенное устройство.
Предложенное устройство (фиг. 1) содержит установленные на раме / силовой агрегат 2, служащий для привода гидронасоса 3, и устройство управления 4, содержащее гидравлические клапаны. Силовой агрегат включает в себя двигатель внутреннего сгорания со всеми необходимыми для его работы элементами: бензобаком, радиатором, пусковым устройством и прочим. Рама 1 установлена на полозьях 5 и оснащена дышлом 6, сцепляемым с тягачом, в качестве которого может использоваться снегоход или трактор. Длина и ширина полозьев 5 назначаются такими, чтобы устройство не проваливалось чрезмерным образом в снег. Расстояние между полозьями, по возможности, устанавливается близким к ширине следа гусеницы снегохода, используемого в качестве тягача. Это уменьшает проваливание устройства в глубоком снегу.
К задней части рамы прикреплен, по меньшей мере, один поворотный рычаг 7, на другом конце которого подвешена поперечная фреза 8, представляющая собой установленный на подшипниках вал 9 с выступами 10, предназначенными для измельчения и деаэрирования снега. Для предотвращения разбрасывания снега фреза окружена кожухом 11, открытым спереди и снизу. В представленном примере конкретного выполнения кожух 11 одновременно является силовым элементом, являющимся основой для укрепления подшипников фрезы и кронштейнов для присоединения рычага 7, гидроцилиндров 12 и 13, а также заглаживающий лист 14, прикрепленный к задней части кожуха 11.
Заглаживающий лист 14 представляет собой полосу частично или целиком из более или менее упругого материала, укрепленную вдоль задней части кожуха 11 фрезы 8. Его назначение состоит в сглаживании неровностей, образующихся после обработки снега фрезой, а также в придании получаемой поверхности особых свойств, способствующих повышению качества снежноуплотненной поверхности. Качество обработки повышается, если задняя часть заглаживающего листа обладает определенной гибкостью. Передняя часть листа осуществляет предварительное выравнивание снега, а гибкая задняя часть производит окончательную отделку.
Возможны несколько вариантов конструктивного исполнения заглаживающего листа 14. Первый из вариантов (фиг. 1) представляет собой лист из прочного, износоустойчивого, но гибкого и упругого материала, например, полиуретана, толщина которого плавно уменьшается спереди назад. Соответственно, гибкость листа увеличивается к его задней части. Для повышения долговечности и удешевления лист 14 может быть выполнен составным из передней жесткой металлической части 15 и скрепленного с нею хвостовика 16 из упругого гибкого материала (фиг. 2). В качестве жесткой передней части 15 может использоваться отогнутая назад часть кожуха 11.
После промерзания гладкая обработанная снежная поверхность становится чрезмерно жесткой, что создает возможность для бокового скольжения лыж. Для предотвращения этого желательно, чтобы после обработки на поверхности оставались бороздки небольшой - (8 … 12) мм высоты. Будучи легко срезаны кантами лыж, вершины бороздок превращаются в снежную пыль, смягчающую трассу и обеспечивающую комфортность езды. Для образования бороздок нижняя сторона, по меньшей мере, части заглаживающего листа 14 может быть снабжена продольными выступами 17 (фиг. 3). Для того чтобы сгладить ступеньку, образующуюся между уплотненной трассой и окружающим снежным покровом, ширина заглаживающего листа 14 может быть немного (≈ 10 … 20 см) большей ширины фрезы 8 (фиг. 4). Выступающим за фрезу краям заглаживающего листа 14 может быть придана форма, облегчающая сглаживание ступеньки, их жесткость может быть выше, чем у основной части листа.
Для подъема и опускания фрезы служит гидроцилиндр 12. Гидроцилиндр 13 служит для поворота фрезы 8 в сборе с кожухом 11 и заглаживающим листом 14. Это нужно для подбора правильного угла встречи, взрыхленного фрезой снега с заглаживающим листом. От этого угла существенно зависит качество получаемой поверхности трассы. Во вращение фреза 8 приводится посредством гидромотора 18 и цепной передачи 19.
На чертежах гидравлические шланги, соединяющие гидронасос 3 с устройством управления 4 и гидроцилиндрами 12 и 13 условно не показаны.
Позади фрезы 8 может быть установлен, по меньшей мере, один лыжепрокладчик 20, называемый в уровне техники также резаком, служащий для нарезания двойной лыжни для классического хода. Лыжепрокладчик 20 соединяется с кожухом 11 посредством поворотного рычага 21. Для смягчения толчков при наезде лыжепрокладчика на льдинки, ветки, пеньки или камни, а также для обеспечения стабильного усилия прижатия лыжепрокладчика к поверхности трассы, рычаг 21 может быть подпружинен или выполнен целиком из упругого материала, например, рессорного листа.
Если устройство содержит два лыжепрокладчика (фиг. 5), то они могут быть установлены с возможностью изменения расстояния между ними, например, подвешены на штанге 22, параллельной оси фрезы, с возможностью перемещения вдоль нее.
Работает предложенное устройство следующим образом.
После запуска двигателя силового агрегата и прогрева гидросистемы включается гидромотор 18, и вращающаяся фреза 8 посредством гидроцилиндра 12 погружается в снег на требуемую глубину. Гидроцилиндром 13 весь узел, включающий фрезу 8, кожух 11, привод фрезы и заглаживающий лист 14 поворачивается так, чтобы нижняя плоскость листа 14 образовала угол в (2 … 10) градусов с поверхностью трассы. После проезда короткого пробного участка гидроцилиндром 13 подбирается оптимальный для данных температуры и снега угол наклона заглаживающего листа 14, при котором получается наилучшее качество обработки снежной поверхности. После этого опускаются лыжепрокладчики 20, расстояние между которыми устанавливается исходя из конкретных условий трассы, но не менее расстояния безопасного расхождения встречных лыжников, и начинается движение. Если трасса предназначена только для движения снегоходов или только для конькового хода, то лыжепрокладчики поднимаются кверху поворотом рычагов 21 и укладываются на кожух 11.
Эксплуатация двенадцати опытных образцов предложенного устройства показала, что они обеспечивают высокое качество подготовки снежноуплотненных трасс в широком диапазоне температур, толщины и плотности снежного покрова, хорошо работают как на рыхлых, так и обледенелых, промороженных трассах.