РЮКЗАК НА ОПОРАХ С КОЛЕСАМИ
KNAPSACK ON WHEELED SUPPORTS

Изобретение относится к устройствам по транспортировке грузов и предназначено для переноски и загрузки в летательные аппараты специальной техники, расширения физических возможностей военнослужащих при переносе тяжелых грузов, а также в качестве туристического и спортивного оборудования.
Известна ручная тележка [Аксентов Б.И. Ручная тележка. Описание изобретения к патенту Российской Федерации №2022857 по классу 5 В62В 1/18, опубликованное 15.11.94, Бюл. №21], содержащая несущую раму с грузовой платформой, установленной непосредственно на оси колесной пары. Ось связана с нижним звеном рамы, а оборудованная шарниром и фиксатором рукоятка определенной длины - с передним звеном рамы. Груз крепится к платформе специальными захватами.
Основным недостатком аналога является тот факт, что тележка с грузом приводится в движение рукой человека через рукоятку и при резком повороте или при движении по дороге с неровностями в направлении, поперечном движению, тележка имеет плохую устойчивость и склонность к опрокидыванию.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является рюкзак [Осадчий Е.А. Рюкзак. Описание изобретения к авторскому свидетельству №1299564 А1 по классу 4 A45F 3/04, опубликованное 30.03.87, Бюл. №12], содержащий корпус с укрепленным на нем грузом, заплечные лямки для крепления к телу человека и опоры с колесами, выполненные в виде шарнирно связанных между собой трубчатых элементов, при этом упругость опор обеспечивается механизмом натяжения троса, проходящего внутри трубчатых элементов.
У данного прототипа отсутствует основной недостаток аналога, однако его собственным существенным недостатком является низкая эффективность разгрузки человека. Это происходит потому, что при движении человека по горизонтальной дороге вместе с его туловищем возвратно-поступательное вертикальное движение относительно поверхности дороги совершает также и прикрепленный лямками к спине корпус с грузом и опоры с колесами. Вследствие этого, если опоры жесткие, то разгрузки не будет из-за существенных динамических колебаний. Если опоры гибкие, то эффективности разгрузки будет низкой из-за потери устойчивости опор даже при незначительном весе груза. При подъеме в гору или преодолении углубления на дороге колеса вообще не будут доставать до земли, а при спуске с горы или преодолении выступающего препятствия будут создавать опрокидывающий момент.
Технической задачей изобретения является увеличение эффективности разгрузки от тяжести груза в рюкзаке на туловище человека при его движении.
Результат поставленной задачи обеспечивается тем, что в описываемом рюкзаке воздействие на туловище человека переносимого груза минимизировано за счет введения в конструкцию рюкзака двойной спинки, образующей объемный шарнирный восьмизвенник с попарно равными противоположными звеньями. Неподвижная спинка жестко крепится к передней части платформы и образует стойку, а подвижная спинка с заплечными лямками является шатуном. Верхние и нижние звенья восьмизвенника являются коромыслами. Платформа через опоры передает вес переносимого груза непосредственно от колес на землю. В результате такого технического решения переносимый груз практически не нагружает туловище человека дополнительной вертикальной нагрузкой при движении как по ровной дороге, так и при подъемах и спусках, поскольку вектор тяжести груза проходит примерно через центр между колесами и человек прилагает в основном только тянущие усилия, что существенно увеличивает эффективность разгрузки.
На фиг.1 изображен вид рюкзака с человеком сбоку, на фиг.2 - вид сзади (без человека), на фиг.3 - сечение М-М, на фиг.4 - схема работы восьмизвенника при подъеме, на фиг.5 - при спуске, на фиг.6 - при переходе через препятствие.
Здесь 1 - рама-платформа; А, В, С, Д, А', В', С', Д' - шарниры объемного восьмизвенника АВСДА'В'С'Д' (без штриха обозначаются правые элементы конструкции, а со штрихом - левые по ходу человека); 2 - неподвижная спинка (стойка): 3 - подвижная спинка (шатун); 4 - коромысло верхнее; 5 - коромысло нижнее; 6 - плечевые лямки; 7 - поясной пристяжной ремень; 8 - опора с колесами; 9 - груз; 10 - человек; 11 - дорога; 12 - препятствие.
Платформа 1 выполнена в виде прямоугольника ДЕЕ'Д', к передней части которого вертикально под углом примерно 90° жестко крепится неподвижная спинка 2 (АДД'А'). Подвижная спинка 3 (ВСС'Д') плечевыми лямками 6 и пристяжным ремнем 7 крепится к плечам и поясу человека 10, а четырьмя звеньями АВ, ДС, А'В', Д'С' - к неподвижной спинке 2. Спинки соединяются с помощью восьми плоских шарниров А, В, С, Д, А', В', С', Д' и образуют объемный шарнирный восьмизвенник с попарно равными противоположными звеньями, где неподвижная спинка 2 является стойкой, подвижная спинка 3 является шатуном, верхние звенья 4, 4' (АВ, A'B') и нижние 5, 5' (ДС, ДС')' - верхними и нижними коромыслами. Плоские шарниры имеют по одной вращательной относительно горизонтальных осей АА', ВВ', СС' и ДД' степени свободы, поэтому спинка 3 может совершать относительно спинки 2 плоско-параллельное движение вверх-вниз. Для того чтобы во время движения (особенно при преодолении препятствий фиг.6) нагрузка осуществлялась на человека более равномерно, подвижная спинка имеет форму, анатомически совпадающую с формой спины человека и дополнительно снабжена поясным пристяжным ремнем 7.
Колеса с жесткими опорами крепятся к платформе 1 таким образом, чтобы вектор тяжести P груза 9 проходил примерно по центру между колесами. Например, если колес два - то между ними, если три - то на пересечении медиан треугольника, вершины которого являются центрами колес.
При движении человека по горизонтальной дороге кроме движения вперед он совершает возвратно-поступательные движения вверх-вниз. Вместе с человеком возвратно-поступательные движения вверх-вниз совершает только подвижная спинка 3, а груз 9 при этом передает свой вес P через опоры с колесами на дорогу и практически не нагружает туловище дополнительной динамической вертикальной нагрузкой. Человек в этом случае прилагает в основном только тянущие усилия, что существенно увеличивает эффективность разгрузки. Боковые звенья АВСД при этом являются примерно прямоугольником (см. фиг.1).
При подъеме в гору (фиг.4) или спуске с горы (фиг.5) АВСД становится параллелепипедом с углами φ>0 или φ<0 соответственно. Нижние коромысла 5 (ДС) и 5' (Д'С') выполнены удлиненными и составляют только часть целых рычагов ДК и Д'К'. Это позволяет человеку дополнительно управлять положением платформы с колесами относительно дороги при переходе через препятствия, например, бревно, бордюр 12 или канаву (фиг.6). Человек кистями рук давит на рычаги ДК и Д'К' вблизи точек К и К' силой F, приподнимая платформу с колесами над поверхностью дороги на высоту препятствия. Моменты сил давления рук и веса груза при этом уравновешиваются, а суммарная реакция R=P+F во время преодоления препятствия воспринимается человеком через шарниры спинки 3, лямки 6 и поясной пристяжной ремень 7.
Поскольку люди, эксплуатирующие рюкзак, имеют разный рост и габариты, элементы рамы-платформы, восьмизвенника и опоры колес выполнены регулируемой длины.
Неподвижная спинка 2 крепится к платформе 1 шарнирами-фиксаторами и в нерабочем положении при снятии груза «ложится» на платформу вместе с восьмизвенником и подвижной спинкой. Опоры 8 с колесами также крепятся к платформе шарнирно-фиксировано. При необходимости (хранение, транспортировка) шарниры можно разблокировать, повернуть опоры вокруг шарниров вверх и зафиксировать в новом, сложенном состоянии. В частном случае опоры 8, неподвижная и подвижная спинки могут быть вообще съемными и собираться в единую конструкцию с помощью фиксаторов.
Таким образом, рассмотренное техническое решение, заключающееся в выполнении спинки рюкзака из двух частей с промежуточными звеньями, образующими объемный шарнирный восьмизвенник, позволяет не только увеличить эффективность разгрузки от тяжести груза в рюкзаке при его переноске, но и обеспечивает компактность рюкзака при его хранении и транспортировке.