МОТЫГА С ФУНКЦИЕЙ ПЛОСКОРЕЗА

Полезная модель относится к сельскохозяйственным орудиям, в частности к ручным садово-огородным инструментам для обработки почвы и борьбы с сорняками.
Из уровня техники известна трапецевидная мотыга [1], получившая самое широкое распространение как ручной садовый инвентарь для обработки садов и огородов. Недостатком данной мотыги является ее ограниченная функциональность. Мотыга выполняет только свою функцию мотыги и способна функционировать только в качестве топорика для рубки биомассы. Причем функцию мотыги данный инвентарь выполняет не оптимально. Связано это с тем (см. Фиг.4 (б)), что мотыга входит в землю под иным углом, нежели направление вектора силы удара при взмахе, который идет по изогнутой линии. Тем самым, данная мотыга не оптимально расходует силу взмаха рук пользователя. Из уровня техники известна мотыга двусторонняя остроконечная [2] фирмы Techmlot, предназначенная для прополки сорняков. Мотыга обладает дополнительной функцией плоскореза, но при этом острый конец довольно опасен в использовании и риск травматизма с применением данного инвентаря выше. Кроме того, мотыге присущи те же недостатки неоптимального расхода силы взмаха рук пользователя.
Известен садово-огородный инструмент [3], имеющий рабочий орган в виде удлиненного конуса с отогнутым концом, к которому прикреплен черенок. Однако функциональные возможности этого инструмента ограничены выдергиванием сорняков при работе удлиненным конусом в горизонтальной плоскости и глубоким рыхлением почвы при работе в вертикальной плоскости. Мотыге присущи те же недостатки неоптимального расхода силы взмаха рук пользователя.
Известно ручное почвообрабатывающее орудие по [4]. Орудие включает имеющую основную режущую кромку удлиненное лезвие с отогнутым концом и черенок, закрепленный на конце лезвия кронштейном или без него, а также элемент для изменения положения передней поверхности лезвия относительно продольной оси черенка с расположением элемента в месте крепления черенка к лезвию (кронштейну) или в месте крепления кронштейна к лезвию; лезвие имеет желоб, занимающий площадь от 1/30 до полной поверхности лезвия, желоб проходит по задней или передней поверхности лезвия; сужается по ширине в направлении от черенка; уменьшается по высоте в направлении от черенка; может быть смещен в направлении от основной режущей кромки лезвия; основная режущая кромка имеет зубья, которые имеют треугольную форму или криволинейный контур. Мотыге присущи те же недостатки неоптимального расхода силы взмаха рук пользователя. Кроме того, элемент для изменения положения передней поверхности лезвия относительно продольной оси черенка при расположении элемента в месте крепления черенка к лезвию (кронштейну) для более плавного регулирования в зависимости от индивидуальных особенностей работающего должен иметь достаточно большое количество отверстий, что требует увеличения ширины лезвия или кронштейна. При расположении же элемента для изменения положения передней поверхности лезвия относительно продольной оси черенка в месте соединения лезвия с кронштейном элемент создает дополнительное трение о землю и растения, что затрудняет работу. С применением же других, более сложных регулирующих элементов трудоемкость изготовления орудия возрастает, а надежность снижается. Лезвие прототипа имеет одинаковую толщину по всей длине, что требует дополнительных усилий при работе.
Из уровня техники известен плоскорез Фокина [5]. Передняя поверхность лезвия орудия с плоскостью, проведенной параллельно основной режущей кромке и продольной оси черенка в месте его удержания руками работающего, составляет угол от 15 до 90°, а основная режущая кромка лезвия с плоскостью, проведенной перпендикулярно первой плоскости, составляет угол от 15 до 130°. Отверстия черенка, предназначенные для соединяющих лезвия и черенок деталей, расположены так, что линия, проведенная через их центры, наклонена к продольной оси черенка под углом от 0 до 90°. Суммарная площадь поперечных сечений крепящих лезвие и черенок деталей и суммарная площадь отверстий лезвия и отверстий черенка, могущих участвовать в прикреплении лезвия к черенку, подчиняются формуле А≤Б/2, где А - площадь поперечных сечений деталей, крепящих лезвие к черенку; Б - суммарная площадь отверстий лезвия и черенка, могущих участвовать в соединении лезвия и черенка. Мотыге присущи те же недостатки неоптимального расхода силы взмаха рук пользователя.
Целью полезной модели является расширение функциональности мотыги и устранение недостатков, присущих прототипам.
Технический результат: обеспечивается расширение функциональности (функция мотыги, плоскореза и топорика (для работы с рыхлым грунтом и рубки ботвы)), обеспечивается более эффективный расход силы взмаха рук пользователя при работе с мотыгой и более эффективное вхождение мотыги в грунт при ударе.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что мотыга, выполненная на основе металлической штампованной формы и содержащая отверстия для крепления рукоятки, отличающаяся тем, что не менее чем одна из ее граней выполнена с закругленными заточенными краями и выполняет функцию мотыги, противоположная заточенная грань выполнена секущей, и выполняет функцию топорика, а боковые заточенные грани выполнены как плоскорезы, причем в любом сечении, перпендикулярном к поверхности мотыги, форма последней выполнена в виде изогнутой линии. Кроме того, мотыга содержит два отверстия для крепления рукоятки, одно из которых приближено к секущей грани. Кроме того, мотыга может быть выполнена в форме «яйца» с минимум двумя парами отверстиями, одна пара из которых приближенна к заостренной кромке «яйца», а вторая к тупой.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 показано конструктивное устройство мотыги в сборе (вид сбоку), где 1 - мотыга, 2 - механизм крепления рукоятки, 3 - рукоятка.
На Фиг.2 показан принцип оптимального расхода силы взмаха рук пользователя при работе с мотыгой.
На Фиг.3 показано конструктивное устройство мотыги (а - вид сбоку, б, в, г, д - варианты исполнения штампованной формы), где 4 - крепежные болты, 5 - отверстия для вставки болтов механизма крепления рукоятки.
На Фиг.4 показан принцип оптимального расхода силы взмаха рук пользователя при работе с заявленной мотыгой (а) и стандартной (б), где 6 - дуга, описывающая траекторию движения мотыги пользователем после взмаха и удара о почву, 7 - стандартная плоская мотыга, 8 - направление захода лезвия стандартной мотыги в почву - 9, 10 - спрессованный грунт.
На Фиг.5 показаны примеры положений, реализующих функциональные возможности мотыги (вид спереди и сбоку) (а - функция мотыги для работы с плотными грунтами (рыхление идет острым концом), б - функция мотыги для работы с рыхлым грунтом (рыхление идет тупым концом с возможностью захвата больших объемов грунта), в - функция топорика, г - функция плоскореза).
Мотыга может быть реализована на основе металлической штампованной формы (1) с отверстиями для крепления рукоятки (3). Основным отличием мотыги является то, что не менее чем одна из ее граней выполнена с закругленными заточенными краями и выполняет функцию мотыги, противоположная заточенная грань выполнена секущей, и выполняет функцию топорика, а боковые заточенные грани выполнены как плоскорезы, причем в любом сечении, перпендикулярном к поверхности мотыги, форма последней выполнена в виде изогнутой линии (Фиг.3 (а)).
удара
силы
Примеры реализации форм исполнения мотыги можно видеть на Фиг.3 (б, в, г, д), каждая из которых содержит одну заостренную заточенную грань, одну тупую с противоположного конца и боковые грани в виде плоскорезов. При работе с мотыгой достигаемый технический результат в части более эффективного расхода силы взмаха рук пользователя обеспечивается (см. Фиг.2) за счет того, что направление, под которым мотыга входит в землю совпадает или приближено к направлению входа в землю при ударе штампованной формы мотыги, выполненной по изогнутой линии. Детально принцип работы стандартной мотыги (7) (Фиг.4 (б)) основан на том, что она входит в землю под иным углом (N) (по линии (8)), нежели направление вектора силы (F) удара при взмахе, который идет по изогнутой линии (6) (Фиг.4 (а, б)). Тем самым, данная мотыга не оптимально расходует силу взмаха рук пользователя и как результат при входе в почву (9) возникает сопротивление грунта и формируется уплотненный грунт (10), что в целом требует повторных ударов тяпкой по данному месту для разрыхления образовавшихся комков. В итоге, работа с данным инструментом (7) требует больше физического труда.
удара
силы
При работе с заявленной мотыгой (1) (см. Фиг.4 (а)) она входит в землю под тем же и приближенным углом (N), как и направление вектора силы (F) удара при взмахе, который идет по изогнутой линии (6). Это способствует исключению или снижению формирования уплотнений грунта при работе с данной мотыгой, что требует меньше ударов тяпкой по одном месту грунта и в целом снижает объем физического труда. Кроме того, за счет исключения или снижения формирования уплотнений грунта лезвие мотыги (1) углубляется в почву (9) на большую глубину при меньших физических усилиях. Тем самым, данная мотыга оптимально расходует силу взмаха рук пользователя.
Расширение функциональности мотыги (1) обеспечивается за счет (см. Фиг.5) использования ее в качестве разных инструментов: в виде мотыги (см. Фиг.5 (а, б)), при ударе о почву заостренным концом, в виде топорика (см. Фиг.5 (в)), при ударе о почву противоположным концом и в виде плоскореза (см. Фиг.5 (г)) при ударе о почву боковыми заточенными гранями мотыги.
Функция мотыги (Фиг.5 (а)) удобна для работы с плотными грунтами (рыхление идет острым концом), функция удобна, например, при окучивании растений; функция мотыги для работы с рыхлым грунтом (Фиг.5 (б)) (рыхление идет тупым концом с возможностью захвата больших объемов грунта) реализуется путем прикручивания рукоятки (3) к иным отверстиям для крепления (5)).
При ориентации мотыги в функции топорика (см. Фиг.5 (в)) можно рубить корни растений, обтесывать ветки и т.д. Функция плоскореза позволяет скашивать ботву.
Достижение данных функций обеспечивается за счет того, что в любом сечении, перпендикулярном к поверхности мотыги, форма последней выполнена в виде изогнутой линии (Фиг.3 (а)). Это обстоятельство позволяет штампованной форме мотыги (1) легко совершать врезание в грунт почвы, кошение травы и ее рубку любой предназначенными для этого гранями.
Кроме того, особая выпуклая форма по всем направлениям мотыги делает ее прочной, и это позволяет изготавливать ее из тонких листов стали, что в свою очередь существенно облегчает ее вхождение в грунт при ударе.
Предпочтительно выполнять мотыгу так, чтобы она содержала два отверстия (5) для крепления рукоятки (3) посредством крепежа (2) и болтов (4), причем отверстия целесообразно формировать на штампованной форме мотыги (1) так, чтобы одно из них было приближено к секущей грани. Минимум два отверстия (5) позволяют прочно фиксировать рукоятку к мотыге, предотвращая ее «проворачивание» при ударе, что увеличивает ее срок службы.
Также предпочтительно, чтобы мотыга была выполнена в форме «яйца» (Фиг.3 (б)) с минимум двумя парами отверстиями, одна пара из которых приближенна к заостренной кромке «яйца», а вторая к тупой.
Отверстия позволяют более эффективно использовать мотыгу в разных функциях. Если требуется длительное использование инструмента в качестве мотыги или топорика (для рубки ботвы), то крепление (2) рукоятки (3) на мотыге (1) меняют так, чтобы большая часть плоскости мотыги со стороны крепежа (2) была обращена к рабочей стороне той или иной функции. Т.е. так, чтобы при работе с мотыгой рукоятка была бы закреплена ближе к нерабочей грани мотыги. Это позволяет повысить эффективность удара мотыгой при работе в тех или иных функциях. При работе в функции плоскореза расположение крепежа (2) на мотыге не принципиально.
Форма «яйца» является самой оптимальной из всех вариантов, поскольку каждая из граней выполнена в форме изогнутых линий, что позволяет лезвиям граней легче входить в грунт.
Источники информации:
1. http://www.vertical.ru/catalog/product/10331/?id=10331&print=1
2. http://www.ailita.ru/e_mag1033/p1/st4344.html
3. Патент US 1340624
4. Патент RU 2097952
5. Патент RU 2201047