Устройство для прокладки противопожарных полос

Устройство относится к лесному хозяйству и может быть использовано при обустройстве противопожарных полос.
Известно почвообрабатывающее орудие, содержащее раму в виде брусьев с закрепленными на них зубьями, привод (А.С. № 600975, опубл. 05.0.1978 г.).
Недостатком данного устройства является то, что для его работы требуется тяговая машина.
Также заявителем был проведен анализ многороторного гироскопического устройства, которое представляет собой динамически симметричную систему твердых тел-роторов, вращающихся на множестве осей, симметрично закрепленных в корпусе космического аппарата. Роторы располагаются на осях центрально-симметричным образом. Для каждого ротора существует свой симметричный сопряженный ротор с эквивалентными инерционно-массовыми параметрами. Изменение ориентации космического аппарата осуществляется в соответствии с законом сохранения кинетического момента. Для этого производят синхронную раскрутку сопряженных роторов в противоположных направлениях и последующий быстрый (практически мгновенный) захват-торможение одиночных роторов. Последний осуществим путем зацеплений роторов с корпусом или посредством создания больших сил трения в осях (патент на изобретение РФ № 2403190, опубл. 10.11.2010 г.).
Наиболее близким техническим решением, выбранным заявителем в качестве прототипа, является движитель, предназначенный для передвижения на пересеченной и труднопроходимой местности, содержащий платформу, расположенную на платформе раму, в раме установлен вал с колесом, движитель снабжен рычагом и приводом вращения колеса, при этом движитель содержит дополнительный вал с колесом и приводом, причем колеса установлены под углом друг к другу с возможностью обкатывания относительно друг друга, при этом рычаг шарнирно установлен на одном валу и снабжен грузом, и на втором валу шарнирно установлен аналогичный рычаг с грузом (патент на полезную модель РФ № 176807, опубл. 29.01.2018 г.).
Недостатком данного устройства является то, что оно обладает ограниченными техническими возможностями, т.к. не может быть эффективно использовано для обработки почвы при прокладке противопожарных полос.
Технической задачей заявляемой полезной модели является обеспечение возможности прокладки противопожарных полос без специального тягача в процессе обработки почвы и грунтов предпочтительно в лесопарковых зонах.
Техническим результатом является эффективная прокладка без тягача противопожарных полос на почве и грунте, в которых имеются поверхностные корни деревьев и кустарников.
Техническая задача достигается тем, что заявляемое устройство для прокладки противопожарных полос содержит раму с закреплёнными на осях колесами, которые установлены под углом друг к другу, с возможностью обкатывания друг относительно друга, и вал, соединенный с приводом, выполненным в виде основного двигателя, отличающееся тем, что вал расположен между колесами и взаимодействует с ними, по оси вала дополнительно установлена фреза, выполненная с возможностью взаимодействия с обрабатываемой поверхностью, рама шарнирно закреплена на осях колес и дополнительно снабжена опорными колесами, а в верхней части рамы установлен маховик с дополнительным двигателем и тормозом, при этом плоскость вращения маховика параллельна осевой линии рамы, а на колесах выполнены грунтозацепы.
Заявляемое устройство характеризуется также тем, что рама выполнена пустотелой и заполнена жидкостью, предпочтительно на 2/3 объема. Это дает дополнительный момент при опрокидывании устройства.
Также на раме установлены две пары опорных колес, которые придают дополнительную устойчивость в процессе работы заявляемого устройства.
Заявляемое устройство характеризуется также тем, что тормоз предпочтительно выполнен с возможностью дистанционного управления.
Сравнение заявляемого технического решения с прототипом показывает, что оно отличается следующими признаками:
- что между колесами расположен вал, взаимодействующий с обоими колесами;
- по оси вала дополнительно установлена фреза, выполненная с возможностью взаимодействия с обрабатываемой поверхностью (грунта или почвы);
- в верхней части на раме установлен маховик с дополнительным двигателем и тормозом;
- плоскость вращения маховика параллельна осевой линии рамы;
- на колесах выполнены грунтозацепы;
- рама закреплена на осях колес шарнирно;
- рама дополнительно снабжена опорными колесами.
Поэтому можно предположить, что заявляемая полезная модель соответствует критерию «новизна».
Полезная модель может быть выполнена с использованием известного оборудования, поэтому он соответствует критерию «промышленная применимость».
На Фиг. 1 схематично показано заявляемое устройство, на Фиг. 2 показан вид сверху, на Фиг. 3 показано устройство в изометрии, на Фиг. 4 показано положение устройства после опрокидывания, на Фиг. 3 показана образованная противопожарная полоса. На Фиг. 6 показана расчетная схема устройства.
Устройство содержит раму 1 с закреплёнными на осях колесами 2 и 3, которые установлены под углом друг к другу для обеспечения прецессионного движения. Также особенностью конструкции является то, что рама 1 закреплена на осях колес 2,3 шарнирно для обеспечения возможности обкатывания относительно каждого колеса. Между колесами 2,3 расположен вал 4 с приводом 5, например, в виде основного двухтактного двигателя. Вал 4 взаимодействует с обоими колесами 2,3. По оси вала 4 дополнительно установлена фреза 11, которая взаимодействует с поверхностью грунта или почвы. В верхней части устройства установлен маховик 6 с дополнительным двухтактным двигателем 7 и тормозом (в качестве тормоза используется тормоз с дистанционным управлением, типа mini drake и т.п., на рисунке не показан). На колесах 2,3 выполнены грунтозацепы 8. Рама 1 выполнена пустотелой и заполнена жидкостью, предпочтительно, на 2/3 ее объема. Для того чтобы устройство не перевернулось в процессе опрокидывания, на раме 1дополнительно установлены две пары опорных колес 9, 10.
Параметры экспериментальной модели заявляемого устройства:
Параметры экспериментальной модели заявляемого устройства:
- общая масса - около 100 кг;
- мощность привода (двигателя) - 3-5 лс;
- мощность привода (двигателя) маховика - 3-5 лс;
- масса маховика - 20 кг;
- радиус маховика - 300 мм;
- момент опрокидывания (М) - 72 кгм (определяется из условия M=J£, где J -момент инерции ротора, £ - угловое ускорение ротора);
- момент удерживающий (М^ - 20 кгм (определяется из условия Ml= ml, где m -масса устройства, 1 - смещение расчетного центра тяжести, (Фиг. 6);
- скорость вращения фрезы - 300 об/мин;
- угол прецессии - 30°;
- линейная скорость устройства - около 1-1,5 км/час;
- длина устройства - 1600 мм;
- ширина устройства - 2000 мм;
- высота устройства - 1500 мм;
- глубина обработки почвы - 15 см.
Устройство работает с пульта управления следующим образом.
1
В исходном состоянии устройство находится как показано на Фиг. 1, 3. Колесо 2 расположено на поверхности грунта или почвы и зафиксировано грунтозацепами 8. Сначала заводится двигатель 7, который разгоняет маховик 6 до 3000 об/мин, затем двигатель 5, приводящий во вращение фрезу 11, которая взрыхляет почву и начинает обкатывание вокруг колеса 2. Так как фреза 11 с двигателем 5 жестко закреплена на раме 1, а рама 1 шарнирно установлена относительно колеса 2, рама 1 с фрезой 11 за счет реактивного момента обкатывается вокруг колеса 2 (прецессия), при этом фреза 11 образует на почве кольцо, как показано на Фиг. 5. После совершения полного круга (360°) на тормоз маховика 6 с пульта управления подается сигнал на торможение (момент подачи сигнала на тормоз определяется датчиками, на рисунках не показаны). Тормоз обеспечивает резкое снижение скорости маховика до 1000 об/мин. При этом, за счет сохранения кинетической энергии, возникает опрокидывающий момент М, вследствие того, что плоскость вращения маховика параллельна осевой линии рамы 1, опрокидывающий момент обеспечивает переваливание устройства на колесо 3, которое ложится на грунт и фиксируется грунтозацепами 8 (Фиг. 4, условие опрокидывания М>М) Дополнительный момент возникает при перетекании жидкости внутри рамы 1 в сторону наклона. После этого маховик 6 снова начинает разгоняться, а фреза 11 вместе с рамой 1 обкатывается вокруг колеса 3, образуя очередное кольцо в грунте или почве. Далее цикл повторяется, а устройство, передвигаясь такими «шагами», образует противопожарную полосу как показано на Фиг. 5. Дополнительную устойчивость устройству при работе придают две пары опорных колес 9,10.
Следует отметить, если при взрыхлении почвы или грунта попадают корни деревьев или кустарников, происходит их перерезание фрезой.
Таким образом, заявляемая полезная модель обеспечивает эффективную обработку почвы или грунта с поверхностными корнями деревьев и кустарников при движении устройства без специального тягача с созданием противопожарных полос.