АВТОМОБИЛЬ-АМФИБИЯ-ТРАНСФОРМЕР

Полезная модель относится к области машиностроения, а более конкретно - к транспортным средствам-трансформерам, многофункциональным в использовании.
Известен автомобиль, имеющий складную раму (Массачусетский Технологический Институт, проект «Smart Cities» (http://cities.media.mit.edu/. Однако в данной разработке применено не полное, а частичное сложение рамы, и отсутствуют поворотные подвески. Складная рама в автомобиле «Smart Cities» выполняет только логистическую функцию, данный автомобиль не может трансформироваться с возможностью передвижения.
Известен также автомобиль модульной конструкции с многокамерным надувным корпусом (см. сайт компании ХР Vehicle www.xpcarteam.com).
Недостатком этого автомобиля является невозможность трансформироваться при перемещении.
Известен автомобиль, содержащий корпус, состоящий из ненадувных и надувных корпусных элементов, соединенных посредством воздуховодов с воздушным компрессором, а также ходовую часть, включающую в себя связанные с гидроцилиндрами четыре колеса, каждое из которых связано с соответствующим приводом (патент РФ №2271957, МПК B62D 29/00, 2004 г.)
Данный автомобиль имеет ограниченное применение, он не способен трансформироваться и использоваться как многоцелевое транспортное средство.
Техническим результатом, на достижение которого направлена данная полезная модель, является расширение его эксплуатационных и функциональных характеристик за счет возможности изменения размеров и конфигурации, адаптирующей его для различных условий, целей и задач, например, для перемещений в течение короткого времени в местности с очень сложным рельефом и многочисленными водными преградами.
Указанный технический результат достигается за счет того, что многоцелевой автомобиль-трансформер, содержащий корпус, состоящий из ненадувных и надувных корпусных элементов, соединенных посредством воздуховодов с воздушным компрессором, а также ходовую часть, включающую в себя связанные с гидроцилиндрами поворотные подвески четырех колес, каждое из которых связано с соответствующим приводом, снабжен каркасом, образованным складной рамой, складными дугами и поперечной перекладиной, соединенными между собой с помощью разъемных соединений, поворотные подвески колес закреплены на моторно-агрегатных модулях, смонтированных на раме с использованием разъемных соединений, а надувные и ненадувные корпусные элементы прикреплены к каркасу и друг к другу разъемными и неразъемными соединениями, при этом один из надувных элементов является кольцевым и герметично соединен с днищем, выполненным в виде водонепроницаемой гибкой мембраны, а возможность передвижения по водной поверхности обеспечена за счет установки гребных винтов на моторно-агрегатных модулях и/или интеграции указанных винтов в передние и/или задние колеса.
Каркас для многоцелевого автомобиля-трансформера содержит складную раму, перекладину-сиденье и складные дуги, предназначенные для защиты пространства над головой водителя и пассажира и крепления верхнего поворотного блока, при этом складная рама выполнена из профиля, изготовленного из легкого металла или металлического сплава со сварными соединениями, на боковых сторонах рамы имеются бортики, в верхней части с внутренней стороны установлены направляющие для движения защитных рулонных полотен, а в средней внутренней части боковин рамы расположены продольные пазы с отверстиями для перемещения и фиксации поперечной перекладины-сиденья, рама снабжена центральными шарнирами, позволяющими складывать ее нижней стороной вовнутрь и имеющими стопорные элементы для ограничения угла раскладывания рамы, передняя и задняя стороны рамы выполнены в виде трапециевидных емкостей, каждая из которых имеет днище, небольшой бортик, достаточный для складывания внутрь образованного им пространства надувных частей корпуса в сдутом виде, по всем сторонам за исключением стороны основания трапеции, а сверху трапециевидная
емкость прикрывается щитом, крепящимся к днищу посредством одной или нескольких пружин, с возможностью занятия одной из двух позиций - в верхних или в нижних пазах, между которыми размещено полотно, соединяющее надувные части корпуса с бортиком трапециевидной емкости герметичным соединением, на щите размещен металлический уголок, выполняющий функцию ступеньки, распорки, и элемент фиксации, взаимодействующий с замком рулонных полотен, к нижней части каждой трапециевидной емкости со стороны основания трапеции примыкает дополнительная рама с отверстиями и средствами крепления днища-мембраны, причем на дополнительных рамах закреплены откидные грузовые площадки-поддоны и первые четыре втулки, на днище каждой из трапециевидных емкостей имеются поперечные Г-образные пазы, а на каждой из дополнительных рам - Т-образные поперечные направляющие, причем указанные пазы и направляющие предназначены для крепления агрегатных коробов, по бокам перекладины-сиденья установлены вторые четыре втулки, в которые входят складные дуги, жестко прикрепляемые к основанию поворотного блока.
Верхний поворотный блок для многоцелевого автомобиля-трансформера, включающий в себя основание в форме блюдца, цилиндрический поворотный колпак, поворотную панель управления, центральный штырь, футляр для защитных полотен, складные боковые зеркала заднего вида, при этом на поворотном блоке размещены сигнально-осветительные устройства, сверху в центре поворотного колпака жестко закреплен футляр для защитных полотен, спереди и сзади на колпаке закреплены дворники и форсунки омывающей жидкости, поворотный колпак соединен с поворотной панелью управления при помощи центрального штыря, играющего роль поворотной оси и установленного в подшипнике, смонтированном в центре основания, на верхнюю часть штыря надета пружина, помещенная во втулку, прикрепленную по центру к внутренней части поворотного колпака, основание содержит средства крепления и фиксации складных дуг, а также электрические разъемы, средства соединения с воздуховодом, муфты для соединения с надувными элементами автомобиля-трансформера, при этом основание является полым, и в нем, помимо воздуховодов, размещены кинетические клапаны, гнезда внешних и внутренних
инфляционных мешков, а по периметру нижней части основания выполнены отверстия, предназначенные для подачи воздуха.
Автомобиль содержит, по меньшей мере, один баллон со сжатым воздухом, связанный с воздушным компрессором.
Автомобиль содержит систему безопасности, включающую в себя дополнительные внешние и внутренние объемные элементы в виде многоразовых надувных - инфляционных - мешков, наполняемых воздухом путем отведения избыточного давления надувного корпуса, автоматические и ручные средства регулирования давления воздуха.
Автоматические средства регулирования давления включают в себя контроллер, а ручные - воздушные вентили, а для отведения избыточного давления предусмотрены кинетические клапаны.
Каркас включает в себя конструкционные элементы, выполненные из углепластика и снабжен фиксирующими шайбами для фиксации в необходимом положении дуг, перемещающихся во вторых втулках.
Сигнально-осветительные устройства размещены на верхнем поворотном блоке, который включают в себя фары переднего освещения, фонари заднего освещения и тормозные сигналы, и установлены на колпаке и/или футляре и/или креплениях зеркал.
На футляре для защитных полотен установлены номерные знаки и лампы их подсветки, по бокам футляра установлены складные боковые зеркала заднего вида.
Боковые зеркала заднего вида прикреплены к футляру при помощи шарниров и кронштейнов.
По всей длине передней и задней боковин футляра сделаны прорези, через которые выдвигаются полотна.
В свободном от рулонов пространстве футляра размещена система пневматической стабилизации, выпускающая сжатый воздух через сопла, размещенные на концах футляра.
Верхний поворотный блок снабжен шторками для регулирования сечения отверстий, предназначенных для подачи воздуха в салон и направления потока на салонную поверхность колпака.
Поворотная панель управления размещена под основанием внутри салона автомобиля и предназначена для размещения салонного зеркала заднего вида, магнитолы, акустических колонок, а также элементов системы управления - вентилей управления дворниками и форсунками, кнопкой включения передних фар, кнопкой подсветки номерных знаков и габаритных огней, кнопкой переключения ближнего и дальнего света.
Панель управления выполнена в форме дуги окружности диаметра, меньшего, чем диаметр основания.
Полезная модель поясняется следующими графическими материалами.
На фиг.1 изображено транспортное средство, в основной трансформации - автомобиль-амфибия (далее по тексту - АА), вид сбоку;
На фиг.2 - то же, вид спереди;
На фиг.3 - изображено транспортное средство, трансформированное в узкий короткий автомобиль (далее по тексту - УКА), вид сбоку;
На фиг.4 - то же, вид спереди;
На фиг.5 - изображено транспортное средство, трансформированное в защищенный парковочный короб на колесах (далее по тексту - ЗПКК), вид сбоку;
На фиг.6 - то же, вид спереди;
На фиг.7 - изображено транспортное средство, трансформированное в многофункциональный управляемый самоходный моторный блок для передвижения на малых скоростях и подъема на лифте (далее по тексту МУСМБ);
На фиг.8 - то же, с установленным сиденьем;
На фиг.9 - изображен защищенный парковочный короб на ножках (ЗПКН)
На фиг.10 - изображен МУСМБ, трансформированный в управляемую самоходную грузовую платформу, вид сверху (далее по тексту - УСГП);
На фиг.11 - то же, вид сбоку;
На фиг.12 - показано перемещение частей рамы и дуг в начальный момент складывания;
На фиг.13 - изображено положение транспортного средства со сложенной рамой и выдвинутыми дугами;
На фиг.14 - показано положение транспортного средства со сложенной рамой и опущенными дугами (далее по тексту - нулевая трансформация).
На фиг.15 - изображена центральная часть боковины рамы с центральным шарниром (вид снаружи и вид изнутри рамы);
На фиг.16 - показан каркас транспортного средства (вид сбоку и вид сверху);
На фиг.17 - показана дополнительная рама с откидной грузовой площадкой-поддоном;
На фиг.18 - изображен вид сложенной рамы изнутри;
На фиг.19 - показана схема крепления агрегатных коробов к раме;
На фиг.20 - изображена схема крепления агрегатных коробов друг к другу;
На фиг.21 - изображена схема трансмиссии в одномоторной компоновке;
На фиг.22 - изображена схема трансмиссии в двухмоторной компоновке;
На фиг.23 - изображена схема трансмиссии в четырехмоторной компоновке;
На фиг.24 - изображена схема трансмиссии с применением мотор-колес;
На фиг.25 - показано одно из возможных расположений агрегатов в переднем и заднем агрегатном коробах в одномоторной компоновке;
На фиг.26 - показано возможное устройство переднего агрегатного короба (вид в продольном разрезе);
На фиг.27 - показан способ герметичного крепления днища-мембраны к боковине рамы при помощи перекладины-сиденья;
На фиг.28 - изображена перекладина - сиденье с внутренним приводом его крепления к боковине рамы;
На фиг.29 - показано транспортное средство в трансформации УКА с убранными надувными элементами корпуса (вид сбоку);
На фиг.30 - изображено устройство верхнего поворотного блока;
На фиг.31 - показано устройство поворотной подвески (трансформация АА);
На фиг.32 - то же, в трансформации УКА;
На фиг.33 - изображена схема привода на колеса при помощи поворотной подвески;
На фиг.34 - показана схема крепления (штрих) надувной юбки к раме (поперечные разрезы в носовой части и посередине, продольный разрез в кормовой части);
На фиг.35 - изображены надувные элементы корпуса транспортного средства (расположение застежек типа молния показано штрихом);
На фиг.36 - стрелками показана схема преобразования большого надувного колпака в малый;
На фиг.37 - стрелками показана схема закрытия молний для образования большого колпака (пунктирные стрелки - открытие молний);
На фиг.38 и 39 - изображены варианты установки салонных надувных сидений;
На фиг.40 - показана схема устройства двухосевого руля;
На фиг.41 - изображена схема размещения корзин на МУСМБ (а), схема их перемещения с МУСМБ на грузовые площадки-поддоны автомобиля в трансформации СПКН (б) и их размещение во время передвижения автомобиля в трансформации АА (в);
На фиг.42 - показана схема трансформаций.
Каркас автомобиля состоит из складной рамы 1, перекладины-сиденья 7, складных дуг 71 и верхнего поворотного блока 73 (фиг.16, 18).
Складная рама 1 изготовлена из трубок (профиля) легкого металла или металлического сплава со сварными соединениями. В целях снижения веса могут использоваться конструкционные элементы из углепластика. На боковых сторонах рамы 2 имеется бортик-боковина (фиг.16). Жесткое днище и верх у рамы отсутствуют. В верхней внутренней части боковые стороны оснащены направляющими 3 для движения защитных рулонных полотен 4 из алюминия (фиг.5, 11, 15). В средней внутренней части боковин рамы расположены продольные пазы 5 с отверстиями 6 для передвижения и фиксации поперечной перекладины-сиденья 7 (фиг.18, 27). Рама делится в поперечном направлении на две одинаковые половины центральными шарнирами 8, позволяющими складывать ее нижней стороной вовнутрь. Центральные шарниры снабжены стопорными элементами 9, ограничивающими угол раскладывания рамы и обеспечивающими более высокое положение середины рамы над ее концами (фиг.15).
Передний и задний концы рамы выполнены в виде трапециевидных площадок 10, каждая из которых имеет днище и по всем сторонам, кроме стороны основания трапеции, небольшой бортик, достаточный для складывания внутрь
образованного им пространства надувных частей корпуса в сдутом виде. Сверху трапециевидная площадка прикрывается щитом 11, крепящимся к днищу площадки одной или несколькими пружинами. Щит может занимать две позиции - в верхних пазах 12 и в нижних пазах 13. Между пазами 12 и 13 размещено полотно, соединяющее надувные части корпуса с бортиком трапециевидной площадки герметичным соединением (фиг.26, 29, 31). На щите 11 размещен металлический уголок 14, выполняющий функцию ступеньки, фиксирующие распорки 15, и фиксирующий элемент 16, в который защелкивается замок рулонных полотен 17 (фиг.5, 11, 16, 18, 21).
К трапециевидным площадкам 10 снизу основания трапеции примыкает дополнительная рама (терминальная сторона рамы) 18 с отверстиями 19 и креплением днища-мембраны 20 (фиг.17, 34). На терминальной стороне рамы расположены откидные грузовые площадки-поддоны 21 и втулки 22 (фиг.17).
Низ рамы под трапециевидными площадками 10 оборудован поперечными Г-образными пазами 23, снаружи терминальной стороны на ней расположены Т-образные поперечные направляющие 24. Указанные пазы и направляющие предназначены для крепления агрегатных коробов 25 через Г-образные направляющие 26 и Т-образные пазы 27 (фиг.19).
В верхних частях боковых сторон 2 рамы расположены четыре раскладные ножки 28 с сечением в виде полукольца и четыре фиксатора 29. Ножка соединяется с боковиной рамы при помощи шарнира-эксцентрика 30. С противоположной стороны шарнира-эксцентрика к ножке жестко крепится крюк 31, пропущенный через проушину 32 в терминальной стороне 37 агрегатного короба 25. Фиксаторы перемещаются по боковым углам рамы. В нижнем положении, ближнем к терминальной стороне рамы 18, они заходят поверх шарниров 30 и ножек 28, ограничивая их движение (фиг.19). Фиксаторы 29 имеют ушко, заходящее в направляющую 3 таким образом, что при опускании рулонных полотен 4 до закрытия замка 17 перемещение фиксаторов вдоль рамы блокируется.
Агрегатные коробы 25 представляют собой герметизированные отсеки, в которых расположены силовые и другие агрегаты автомобиля. Они крепятся под рамой на горизонтальных направляющих 24, 26 в пазах и 23, 27 и в соединенном
друг с другом состоянии могут отделяться от рамы, образовывая МУСМБ (фиг.8, 19).
Для обслуживания агрегатов со стороны, прилегающей к трапециевидной емкости (площадке) 10, агрегатные коробы 25 имеют герметично закрывающиеся дверцы 35 (фиг.7, 8). Противоположные стороны агрегатных коробов 25, которыми они соприкасаются при сложении рамы, имеют пазы и выступы 36, входящие в зацепление при складывании (фиг.19, 26).
В терминальных сторонах 37 агрегатных коробов, прилегающих к терминальным сторонам 18 рамы, сделаны совпадающие с отверстиями 19 уплотненные прорези 38.
Прорези в агрегатных коробах сделаны под электрические разъемы и разъемные соединения для передачи сжатого воздуха и жидкостей из агрегатных коробов. В переднем агрегатном коробе специальная прорезь сделана для гнезда 39 двухосевого руля 40 и педали газ-тормоз 159 качельного типа (фиг.17). При совмещении прорезей 19 рамы с прорезями 38 агрегатных коробов достигается герметичность соединения. Соединения воздуховодов и трубок с жидкостью также уплотняются до достижения герметичности.
Размещение агрегатов в агрегатных коробах и их набор зависит от использования в автомобиле одного из четырех возможных вариантов трансмиссии (фиг.21, 22, 23, 24). При этом важно, чтобы самые тяжелые агрегаты располагались ближе к носу/корме, и чтобы вес агрегатов, размещенных в разных коробах, был приблизительно равным. В агрегатных коробах 25 размещаются: емкости 42 энергетического ресурса, один или несколько воздушных компрессоров 43, один или несколько баллонов для хранения сжатого воздуха 44, модули осушения воздуха 45 (по количеству применяемых баллонов), один, два или четыре мотора 46, карданные валы 47 привода на колеса, пневматические муфты-амортизаторы 48, амортизаторы подвески 49, бачок с омывающей жидкостью 50, цилиндры 41 гидропривода поворота колес, трубки 34 гидропривода поворота колес, гнезда 39 руля 40, педаль газ-тормоз 159 качельного типа, межколесные дифференциалы 120, разъем 121 трансмиссии 126 межу карданными валами 47, расположенными в разных агрегатных коробах, передача 139 крутящего момента от гнезда 39 к цилиндру 41 гидропривода,
расположенному в заднем агрегатном коробе, разъем 142 в передаче 139. На фигуре 25 показано строение переднего и заднего агрегатных коробов при применении в автомобиле одномоторной трансмиссии.
При применении одномоторной конструкции (фиг.17, 17 г) возможно использование как электромотора, так и двигателя внутреннего сгорания или других моторов (например, двигателя на сжатом воздухе французского изобретателя Ги Негрэ http://www.mdi.lu/fra/affiche_fra.php?page=accueil). Одномоторная схема трансмиссии не предполагает привод на все колеса в трансформации АА, поскольку разъем 121 трансмиссии 126 в этом положении разъединен.
Реализация двухмоторной схемы (фиг.22) делает возможным гибридный привод с использованием как ДВС, так и электромотора, размещенных в разных агрегатных коробах. Схемы трансмиссии с четырьмя моторами (фиг.23) и с мотор-колесами (фиг.24) предполагают использование исключительно электрической тяги.
Для реализации движения по воде в одно- или двухмоторной компоновке автомобиля использован крутящий момент трансмиссии 126, который передается на подключаемый/отключаемый гребной винт 142, расположенный между впускной 151 и выпускной 160 магистралями, обеспечивающими реактивную тягу. На выходе из трубы 160 расположены поворотные шторки 161, управляемые механически или гидравлически от поворота гнезда 39 руля 40 (фиг.25, 26).
Передний и задний агрегатные коробы имеют по бокам терминальной стороны 37 несущие крылья 33 (фиг.31, 32). Поворотные подвески 51 могут закрепляться на этих крыльях при помощи поворотных опор 52 подвесок в двух разных положениях - при сложенной раме (фиг.32) и при разложенной раме (фиг.31). Поворотные опоры 52 в положении сложенной рамы при закреплении приводят в действие фиксирующие элементы 53, удерживающие короба в соединенном состоянии, что обеспечивает использование их в качестве единого МУСМБ (фиг.32).
В верхних частях сторон агрегатных коробов, соприкасающихся при складывании рамы, предусмотрены разъемные поворотные петли 162, защелкивающиеся при складывании агрегатных коробов вместе. Петли могут
разъединяться вручную при помощи рычага 163, доступ к которому обеспечивается через прорезь 38 (фиг.20). В соединенном состоянии при открытых фиксирующих элементах 53 петли обеспечивают поворот агрегатных коробов на 180 градусов друг относительно друга. При зафиксированных элементах 53 поворотные петли 162 обеспечивают надежность крепления агрегатных коробов друг к другу.
Рама усилена дополнительным поперечным элементом жесткости - поперечной перекладиной-сиденьем 7, которая в разложенном состоянии рамы устанавливается посередине рамы между центральными шарнирами 8 (фиг.18, 16). В сложенном состоянии рамы перекладина-сиденье может передвигаться по пазам 5 вверх и вниз (фиг.27, 29) и фиксироваться в нужном положении поворотно-выдвижными штырями 54 в отверстиях 6 за счет винтового соединения (фиг.27).
Крепление перекладины-сиденья 7 к пазам 5 реализовано при помощи штырей 54, проходящих сквозь отверстия - окантовочные шайбы 55 в водозащитном днище-мембране 20. Дополнительное крепление и герметизация соединения обеспечивается при помощи уплотнительных шайб 56 и 57. С внутренней стороны пазов 5 на штыри 54 навинчены квадратные уплотнительные шайбы 56, передвигающиеся внутри пазов 5 в продольном направлении и по винтовой резьбе штырей 54 в поперечном. Со стороны перекладины-сиденья 7 уплотнение достигается за счет круглых уплотнительных шайб 57, насаженных на ось штырей 54 и, не передвигающихся вдоль этих штырей. Уплотнительные шайбы 56 и 57 обеспечивают в зафиксированном положении герметичное уплотнение отверстий в окантовочных шайбах 55 (фиг.27).
Перекладина-сиденье 7 состоит из двух частей - верхней крышки-сиденья 58 и нижнего короба-перекладины 59.
Короб-перекладина 59 представляет собой полую конструкцию из легкого металла, в виде бруска прямоугольного сечения, разделенного поперек на два отделения межсекционной перегородкой 62. В каждом углу, образованном длинными сторонами бруска, размещены втулки 60, сквозь которые продеты крепежные штыри 54 (фиг.28).
Крепежные штыри 54 с каждой стороны перекладины сиденья 7 синхронно выдвигаются, вращаясь, из втулок 60, за счет применения общего привода 61, размещенного внутри межсекционной перегородки 62. Привод 61 задействуется поворотом в нужном направлении рукоятки 63, размещенной с боковой стороны короба-перекладины 59 (фиг.28, 29).
Внешние концы штырей 54 с резьбой снабжены подпружиненными фторопластовыми наконечниками 64 в виде полусферы для удобного перемещения вдоль пазов 5 (фиг.27).
Между перекладиной-сиденьем 7 и боковиной рамы с каждой стороны предусмотрен технологический проем 65 в несколько сантиметров, необходимый для складывания надувных частей корпуса после удаления из них воздуха (фиг.29).
Крышка-сиденье 58 выполнено в виде съемной панели, состоящей из двух частей-сидений разного размера, соединенных шарниром 66. Размер длинного сиденья 67 относится к размеру короткого сиденья 68 как 3 к 2. Сиденья покрыты обивочным материалом с мягкой подложкой. Шарнир 66 позволяет располагать и фиксировать части сиденья под углом друг к другу. Под крышкой-сиденьем 58 смонтированы складные элементы 69, позволяющие трансформировать крышку-сиденье 58 в стул, спинка которого образована сиденьем 67, а посадочное место - сиденьем 68 и крепить вышеуказанный стул в Т-образные пазы 27 агрегатных коробов 25, соединенных в МУСМБ (фиг.29, 19).
Под съемной крышкой-сиденьем 58 находятся внутренние секции короба-перекладины 59, предназначенные для хранения мелких вещей (фиг.28).
По бокам перекладины сиденья 7 установлены четыре втулки 70, сквозь которые проходят складные дуги 71. Складные дуги 71 предназначены для защиты пространства над головой водителя и пассажира и крепления верхнего поворотного блока 73. Дуги 71 изготовлены из алюминиевых или титановых трубок. В верхней части они жестко крепятся к блюдцу-основанию 74 поворотного блока 73. Нижняя часть дуг проходит через втулки 70, что позволяет дугам 71 вместе с поворотным блоком 73 передвигаться вверх и вниз, а также - фиксироваться в определенном положении при помощи фиксирующих шайб 72. При опускании в самое нижнее положение нижние части складных дуг
71 заходят во втулки 22, при этом футляр защитных полотен 78 находится на уровне верхней части сложенной рамы, закрывая ее сверху (фиг.18, 29).
Верхний поворотный блок 73 (фиг.30) является центральным интегрирующим элементом автомобиля. Он состоит из следующих частей:
- блюдце-основание 74
- поворотный колпак 75
- поворотная панель управления 76
- центральный штырь 77
- футляр защитных полотен 78;
- складные боковые зеркала заднего вида 79.
Поворотный колпак 75 выполнен в виде цилиндрического колпака, на котором размещаются фары переднего освещения 80, фонари заднего освещения 81, тормозные сигналы 82 и прочие сигнально-осветительные приборы. Сверху по центру на поворотном колпаке 75 жестко крепится футляр защитных полотен 78, на котором установлены номерные знаки 83 и лампы их подсветки 84, а по бокам крепятся складные боковые зеркала заднего вида 79. Спереди и сзади к колпаку 75 крепятся дворники 85 и форсунки омывающей жидкости 86 (фиг.30).
Поворотный колпак 75 соединен с поворотной панелью управления 76 при помощи центрального штыря 77, играющего роль поворотной оси. Штырь 77 крепится в подшипнике 87, размешенном в центре блюдца-основания 74. На верхнюю часть штыря одета пружина 88, помещенная во втулку 89, прикрепленную по центру к внутренней части поворотного колпака 75. При отсоединении застежек 90, крепящих поворотный колпак 75 к блюдцу-основанию 74, пружина 88 поднимает колпак вверх и открывает внутреннее свободное пространство для укладки свернутых элементов надувного купола.
Футляр защитных полотен 78 заключает в себе свернутые в рулоны защитные полотна 4. По всей длине передней и задней боковин футляра 78 сделаны прорези 91 (фиг.2, 30), через которые выдвигаются полотна 4. В свободном от рулонов пространстве футляра 78 размещена система пневматической стабилизации, выпускающая сжатый воздух через сопла 92, размещенные на концах футляра. Боковые зеркала заднего вида 79 крепятся к
футляру 78 при помощи шарниров 93 и кронштейнов 94. На зеркалах заднего вида размещаются сигналы поворота 95 и габаритные огни 96 (фиг.30).
На колпаке 75, футляре 78 и зеркалах 79 могут размещаться как основные, так и дополнительные сигнальные элементы - габаритные огни, фары, тормозные сигналы, сигналы поворота и т.д.
Блюдце-основание 74 соединяет и фиксирует складные дуги 71, формируя верхнюю зону безопасности, защищающую головы водителя и пассажиров. К блюдцу-основанию 74 подведены электрические провода и входящий воздуховод, имеющие неразъемные соединения. Надувные элементы колпака присоединены к блюдцу-основанию при помощи отсоединяемых муфт. Блюдце-основание является полым, в нем, помимо воздуховодов, размещаются кинетические клапана 115 (не могут быть изображены, поскольку расположены внутри) и гнезда внешних 116 и внутренних 119 инфляционных мешков. По периметру нижней салонной части, блюдца-основания сделаны отверстия, предназначенные для подачи воздуха в салон и направления потока на салонную поверхность колпака, регулируемые при помощи шторок.
Под блюдцем-основанием 74 внутри салона автомобиля находится поворотная панель управления 76, предназначенная для размещения салонного зеркала заднего вида, магнитолы, акустических колонок. На панели также размещены элементы системы управления - вентили управления дворниками и форсунками, кнопка включения передних фар, кнопка подсветки номерных знаков и габаритных огней, кнопка переключения с ближнего на дальний свет и т.д. Панель управления 76 имеет меньший диаметр, чем блюдце-основание 74 (фиг.30).
Поворотные подвески 51 колес, размещающиеся по бокам агрегатных площадок, состоят из поворотной стойки 97, соединенной с карданным валом 47, амортизаторов подвески 49, пневматической амортизирующей муфты 48, поворотного упора 52, кольцевой шайбы 98 и пружины 99 (фиг.31). Шестеренчатая передача, схема которой показана на фиг.33, передает крутящий момент от карданного вала 47 на ступицу 102 колеса.
В боковых частях агрегатных коробов 25 и на противоположных сторонах несущих крыльев 33 размещены пазы 100, предусмотренные для крепления
поворотных опор 52 в состоянии «рама разложена». Рядом с пазами 100 перпендикулярно к ним расположены пазы 101, предназначенные для крепления поворотных опор 52 в положении сложенной рамы (фиг.31, 32).
Поворотная стойка 97 состоит из трех слоев, размещенных на одной поворотной оси. В верхнем слое 104 предусмотрена передающая шестерня 105, закрепленная в подшипнике 106, которая передает крутящий момент от карданного вала 47, а также - механизм блокировки кручения 107. В среднем, втором слое 108 размещена центральная шестерня 109, закрепленная в подшипнике (фиг.33). Этот слой поворачивается при смене трансформаций на 90 градусов в одном и на 90 градусов в противоположном направлении. Второй слой выступает в качестве опорного слоя подвески, поскольку на него опирается нижний конец пружины 99. Верхний конец пружины 99 закреплен в кольцевой шайбе 98, к которой при помощи подшипника присоединен поворотный упор 52 (фиг.31). В кольцевой шайбе 98 располагается привод, поворачивающий поворотный упор 52 на 90 градусов для крепления в двух разных положениях - в пазах 100 (рама разложена) и пазах 101 (рама сложена). В нижнем, третьем слое поворотных стоек 97 располагается ведомая часть 111 гидравлического привода поворота колес (фиг.33).
Колеса максимально облегчены и оборудованы дугой - брызговиком 156 (фиг.32), закрепляемым сверху. Ступица 102 колеса оборудована механизмом блокировки кручения 112 (фиг.33). Передние и/или задние колеса оснащены радиально расположенными между ступицей 102 колеса и ободом поворотными гребными элементами 109(фиг.32), которые при помощи привода 103 могут устанавливаться под регулируемым углом к колесной оси. Эта конструктивная особенность превращает колеса в подобие управляемых гребных винтов, используемых, наравне с винтом 142 (фиг.26), для передвижения автомобиля-амфибии.
Привод карданных валов 47 оснащен механизмом блокировки кручения 110. Вместе с механизмами блокировки кручения 107 и 112 этот механизм отвечает за торможение автомобиля и поворот подвесок при его трансформации. Механизмы 107, 110 и 112 могут быть выполнены в виде тормозных дисков, закрепленных на поворотной оси (фиг.33).
Колеса автомобиля могут также быть выполнены в виде мотор-колес при внесении соответствующих изменений в конструкцию и схему работы поворотных подвесок. Применение мотор-колес позволяет снизить центр тяжести
автомобиля и освободить дополнительное пространство в агрегатных коробах для аккумуляторов. Однако, такое решение имеет существенные недостатки. Во-первых, применение тяжелых колес увеличивает неподрессоренные массы и ухудшает управляемость автомобиля. Во-вторых, мотор-колеса имеет смысл применять в автомобиле-амфибии только при условии обеспечения многоуровневой гидроизоляции, обеспечивающей надежную защиту обмоток от влаги.
Надувной кольцевой элемент - юбка 113 является основным элементом кузова в трансформации АА, выполняющим функцию «силовой» поддержки рамы, амортизации дорожных неровностей, абсорбции ударного воздействия и обеспечения плавучести. В трансформации УКА юбка 113 функционально не используется и не наполняется воздухом. Юбка изготавливается из прочного комбинированного материала ПВХ (типа Hypalon), используемого при изготовлении надувных лодок. Она представляет собой два (или более) надувных кольца (тора) в форме эллипса диаметром сечения 20-25 см., соединенных вместе и крепящихся к раме как показано на фиг.34. Кольца сообщаются друг с другом отверстиями и воздуховодами, с тем, чтобы воздух поступал в них одновременно, и в них создавалось равное давление. От баллона со сжатым воздухом к кольцам подведены воздуховоды, снабженные трехходовыми вентилями, могущими принимать положения «впуск», «закрыто» и «выпуск». Внутри в верхней части верхнего кольца 114 располагаются кинетические клапаны 115 и гнезда внешних 116 и внутренних 119 инфляционных мешков (фиг.34). Нижнее кольцо 117 в надутом состоянии находится на уровне боковины рамы, верхнее 114 - выше. Длинные стороны верхнего кольца 114 соединены между собой двумя надувными площадками 118, образующими основу для установки сидений 148 и 149 (фиг.38). Надувные площадки 118 расположены друг от друга на расстоянии, превышающем ширину перекладины-сиденья 7. Над стойками подвесок 51 в пространстве между агрегатными коробами 25, боковинами рамы и юбкой 113, а также над трапециевидными площадками 10 расположены угловые надувные
площадки 122, служащие для расположения стоп пассажиров и водителя. Воздух в надувные площадки 118 и 122 подается через воздуховоды, оснащенные трехходовыми вентилями, могущими принимать положения «впуск», «закрыто», «выпуск». В сдутом состоянии кольца 114 и 117 вместе с надувными площадками 118 и 122 полностью убраны в короб рамы и внутренние пространства трапециевидных площадок 10, закрываемые сверху щитами 11 (фиг.34, 16).
Боковые части корпуса в трансформации АА образованы двумя надувными боковыми шторками 123, которые размещаются над надувной юбкой 113 с правого и с левого боков по центру. Каждая шторка состоит из боковых частей 124 и средней части 125, соединенных застежками типа «молния», и изготовленных из того же материала, что и юбка 113. Боковые части 124 шторок 123 сообщаются с юбкой внутренними воздуховодами, на которых предусмотрены трехходовые вентили, могущие принимать позиции «впуск», «закрыт», «выпуск». Шторки 123 защищают пассажиров при боковом столкновении и, поскольку являются откидными, облегчают посадку-высадку из автомобиля водителя и пассажиров.
Верх корпуса реализован в виде надувного колпака 127 (фиг.1), который при переводе автомобиля из трансформации АА в УКА преобразуется в малый колпак 128 (фиг.3,4). Колпак обеспечивает необходимую обзорность, климатический комфорт и безопасность для водителя и пассажиров. Колпак изготавливается из комбинации прочной тонкой воздухонепроницаемой ткани ПВХ и толстой прозрачной полимерной пленки. Колпак 127 состоит из двух одинаковых основных лепестков 129 и двух дополнительных лепестков - переднего 130 и заднего 131 (фиг.35, 30).
Основные лепестки 129 представляют собой надувную овальную деталь выпуклой формы, которая обеспечивается специальным покроем, и внутренними стяжками. Основные лепестки 129 крепятся к тарелке-основанию 74 поворотного блока 73 при помощи муфт 132 впускных/выпускных воздуховодов. В основные лепестки встроены окошки 133 из толстой прозрачной полимерной пленки для обеспечения обзорности. Основные лепестки 129 надуваются в трансформациях АА и УКА автомобиля.
Дополнительные лепестки 130 и 131 представляют собой многокамерные надувные детали продолговатой формы, часть камер которых наполняется воздухом только в положении УКА. Главный элемент 134 дополнительных лепестков 130 и 131, выполненный из толстой прозрачной полимерной пленки, представляет собой надувную камеру 135 с треугольными ненадувными прозрачными форточками 136, размещенными по бокам, и ремнями крепления к складным дугам 71. Надувная камера 135 используется в надутом виде в трансформациях АА и УКА и предназначена для защиты голов водителя и пассажиров от травм, полученных в результате удара о складные дуги. При движении в трансформации УКА обеспечивает обзорность вперед и назад. При движении в трансформации АА обеспечивает боковую обзорность. Крепится к дугам 71 при помощи ремней 137 с застежками «велкро» (липучки). Треугольные форточки 136 используются в трансформации АА и прикрепляются к основным лепесткам 129 отдельной застежкой типа «молния», молния может расстегиваться, а форточки 136 сворачиваться и убираться, открывая боковое окошко треугольной формы для дополнительной вентиляции салона и доступа к регулировке внешних зеркал бокового обзора.
Внешняя камера-бампер 138, выполненная из материала ПВХ, соединена с камерой 135 снизу снаружи и сообщается с ней воздуховодом с трехходовым вентилем, могущим принимать положения «впуск», «закрыто», «выпуск». Она служит в качестве бампера, а также - в качестве элемента, соединяющего противоположные основные лепестки 129 в малый колпак 128 в трансформации УКА. В остальных трансформациях находится в сдутом виде в специальном кармане, расположенном на поверхности камеры 135, и функционально не используется.
Внутренние функциональные камеры 140 и 141, выполненные из легкого воздухонепроницаемого материала ПВХ, в трансформации АА не используются, так же, как и внешние камеры-бамперы 138. Внутренние функциональные камеры 140 и 141 присоединены к камерам 135 снизу изнутри и сообщаются с ними воздуховодами, оснащенными трехходовыми вентилями, могущими принимать положения «впуск», «закрыто», «выпуск». Конфигурации внутренних функциональных камер 140 и 141 различаются.
Внутренняя функциональная камера 140, расположенная в трансформации УКА спереди, раздвоена как перевернутая латинская "Y" и имеет вырез шириной, равной ширине перекладины-сиденья 7. Она предназначена для защиты ног и коленей водителя в случае столкновения (фиг.35).
Внутренняя функциональная камера 141, расположенная в трансформации УКА сзади, выполнена в виде надувной спинки сиденья с подголовником и ремнем безопасности, крепящейся ремнями 143 к перекладине-сиденью 7. Надувная спинка двухкамерная, и, в зависимости от количества надутых камер, может использоваться либо только для водителя, либо - для водителя и пассажира.
Для образования большого колпака 127 в трансформации АА основные лепестки 129 прикрепляются к треугольным форточкам 136 и частям 124 надувных боковых шторок 123 внутренними застежками 144 и 145 типа «молния», к верхнему кольцу юбки 113 - дополнительными запорами 146 (фиг.36, 37).
В трансформации УКА для образования малого колпака 128 основные лепестки 129 крепятся к внешним камерам-бамперам 138 внешней застежкой типа «молния» 147 (фиг.35, 36, 3, 4).
Надувные салонные сиденья 148 и 149 используются только в трансформации АА. В остальных трансформациях сдуты и убраны в короб рамы автомобиля. Основное надувное сиденье 148 выполнено в виде надувного матраса, который за счет складывания и установки под разными углами образует диван с сиденьем и спинкой и обеспечивает возможность регулирования высоты спинки, угла ее наклона, положения сидений диванов. Дополнительное сиденье 149 может устанавливаться как спинкой к спинке, так и сиденьем к спинке основного или вообще не устанавливаться (фиг.38, 39). При этом оба матраса съемные и могут устанавливаться в разных позициях - ближе к передней части или ближе к корме, тем самым, позволяя регулировать пространство для ног передних и задних пассажиров и размер багажного отделения. При полном раскладывании одного из матрасов образуется пространство для двух спальных мест, что позволяет использовать автомобиля в качестве туристической надувной палатки. Матрасы крепятся к надувным площадкам 118 с помощью застежек «велкро» и дополнительными крепежными элементами для обеспечения надежности и
безопасности. Жесткость спинок и сидений регулируется отдельно для достижения комфортной посадки при помощи трехходовых вентилей, позволяющих регулировать давление. Для комфорта в сиденьях и спинках можно сделать микро перфорацию, чтобы отводить избыточную влажность тела сидящего. В холодную погоду сиденья и спинки целесообразно надувать подогретым воздухом, в жаркую - охлажденным. Оба сиденья имеют по два регулируемых по длине ремня безопасности 150, представляющих собой надувные трубки. Внешний конец ремня пристегивается карабином к складной дуге 71 или боковине корпуса, второй конец присоединен воздуховодом посередине к сиденью. На воздуховоде каждого ремня имеется трехходовой вентиль, принимающий положения впуск/закрыт/выпуск.
Управление автомобилем осуществляется при помощи сдвоенного (двухосевого) руля 40 (фиг.29), который представляет собой два рулевых колеса - верхнее 152 и нижнее 153, сложенные вместе, которые могут быть как одинакового, так и разного, диаметра. Рулевые колеса могут находиться в двух положениях - соединенном, и разъединенном (фиг.40). В соединенном положении рулевые колеса могут поворачиваться только одновременно, по часовой стрелке или против часовой стрелки. В разъединенном положении каждое из рулевых колес может поворачиваться как одновременно с другим, так и независимо от другого, по часовой стрелке или против. Руль 40 расположен на конце складной телескопической штанги 154 и крепится к гнезду 39 разъемным соединением. В руль интегрированы датчики, отвечающие за поворот передних и задних осей колес. Вращение верхнего рулевого колеса механически передается на гидропривод передней оси через гнездо 39 (фиг.26).
Внутри сдвоенного двухосевого руля 40 предусмотрена съемная неподвижная площадка управления 155, на которой размещается джойстик управления газом-тормозом, джойстики управления поворотом осей колес, переключатель направления движения, переключатель управления осями, кнопка доводки тормоза, переключатель трансформаций, кнопки включения указателей поворота и аварийной сигнализации, а также - шкалы системных информационных приборов и другие элементы управления и информационного обеспечения.
Управление газом-тормозом в трансформациях АА и УКА осуществляется при помощи педали 159 качельного типа (фиг.25, 26, 29). В трансформациях ЗПКК и МУСМБ управление газом-тормозом и поворотами осей колес осуществляется при помощи джойстиков, размещенных на съемной площадке управления 155 руля (фиг.40), для чего площадка снимается и подключается к соответствующему разъему МУСМБ при помощи проводов.
Угол наклона штанги 154 регулируется таким образом, что при приведении автомобиля в положение ЗПКК/ЗПКН, руль полностью убирается в короб рамы, а в остальных трансформациях устанавливается под удобным углом.
Руль автомобиля может быть выполнен и в виде обычного рулевого колеса. В этом случае за раздельное управление поворотом осей колес в любой трансформации будут отвечать джойстики, расположенные на площадке управления 155.
При разделении сложенной рамы и моторного блока за счет опускания раскладных ножек 28, руль 40 отделяется от гнезда 39. При отключенном руле 40 обеспечивается движение вперед и назад на сверхмалой скорости с заблокированными в среднем положении осями колес - для выезда моторного модуля из-под рамы, для заезда в багажное отделение при погрузке и т.д. Этот режим включается и отключается переключателем, размещенным рядом с гнездом 39 руля на терминальной стороне 37 агрегатного короба. После того, как МУСМБ выехал из-под короба рамы, к нему подключается по проводам площадка управления 155, отделенная от руля. После этого управление движением МУСМБ осуществляется при помощи джойстиков.
Материалы, используемые при построении автомобиля, являются общедоступными и относительно недорогими, сборка каркаса и надувных частей кузова не является новым и технологически сложным процессом. Алюминиевый профиль и трубы, используемые для сборки каркаса, производятся в России и за рубежом, и широко доступны в продаже.
Технологический процесс, материалы и соединительные элементы, применяемые при изготовлении элементов корпуса автомобиля, аналогичны технологиям, материалам и соединительным элементам, применяемым при
производстве надувных лодок и туристических палаток. В частности, речь идет об использовании прочных, износостойких и устойчивых к воздействию внешней среды материалов ПВХ, окошек из толстой прозрачной полимерной пленки, прочных застежек типа «молния» и типа «велкро».
Компактные электрические двигатели для электромобилей производятся и доступны для применения в конструкции автомобиля (www.fimea.it). Мотор-колеса нужного размера и мощности также производятся в промышленных масштабах для комплектации электрических скутеров и самоходных кресел-колясок (www.hulong.ru). Схемы гибридного привода, которые можно использовать в двухмоторной компоновке автомобиля, также отработаны и широко применяются.
Производство свинцово-кислотных и литий-ионных аккумуляторных батарей для бытовых электромобилей в настоящее время налажено. В завершающей стадии находятся проекты по организации промышленного производства батарей повышенных эксплуатационных характеристик (емкость, скорость зарядки, количество циклов заряд/разряд), основанных на последних научных разработках.
Поскольку автомобиль сверхлегок, его можно укомплектовать аккумуляторным комплексом, обеспечивающим более чем достаточный для городского автомобиля пробег от одной зарядки.
В качестве примера приведем технические данные итальянского электромобиля Elettrica Open Street (http://www.fimea.it/cars/open/), который в настоящее время широко продается в Италии, Франции и Великобритании, и на основании этих данных попытаемся сделать оценку пробега автомобиля. Предположим, что спецификации, приведенные на Интернет-странице производителя, рассчитаны для одного пассажира и небольшого груза, весящих вместе 100 кг. Также предположим, что все остальные параметры, кроме веса двух транспортных средств, идентичны (вес автомобиля без батареи примем за 150 кг) и используется тот же электромотор. В таблице даны расчеты отдельно для традиционных свинцово-кислотных (гелевых) аккумуляторных батарей весом 170 кг. и литий-ионных батарей весом 100 кг.
№ п.п.
Электродвигатели, мощность.
Вес с Рb. Батареей 170 кг. плюс 100 кг. бортового груза
Вес с Lilon Батареей 100 кг. плюс 100 кг. бортового груза
Пробег от одной зарядки
Рb
Lilon
1. Elettrica Open Street
4 кВт.
580
510
65
130
2. Автомобиль
4 кВт.
420
350
90
190
3. Коэффициент отношения масс
-
0,724
0,686
-
-
Итак, при соблюдении описанных выше условий, расчетный пробег автомобиля от свинцово-кислотных батарей весом 170 кг. составит 90 км., а от литий-ионных весом 100 кг - 190 км. Таким образом, автомобиль при эксплуатации в городе можно будет заряжать два раза в неделю, или один раз в 3-4 дня. Свинцово-кислотные батареи также позволят заряжать автомобиль раз в 2-3 дня при условии ежедневного пробега 45-30 км.
Малый собственный вес автомобиля позволяет применить поворотные подвески с поворотными опорами, которые выполняют главную роль в трансформации автомобиля. Использование аналогичных подвесок в автомобилях традиционной конструкции неоправданно с учетом их относительной дороговизны и отсутствия возможности трансформации обычных автомобилей.
Применение в автомобиле привода на 4 колеса (далее по тексту - 4WD, от англ. «four wheels drive» - привод на 4 колеса) и управления всеми колесами (далее по тексту - 4WS, от англ. «four wheels steering» - управление всеми колесами), логически вытекает из заложенной в его конструкции возможности изменения размеров в связи с тем, что производимая трансформация меняет роли колес попарно, о чем говорилось выше, следовательно, каждое колесо должно быть оборудовано приводом как кручения, так и поворота оси.
Технические и алгоритмические (программные) средства реализации полного привода, широко используются в современном автомобилестроении. Применение 4WD облегчается с учетом минимизации трансмиссионной части конструкции.
Технические и алгоритмические (программные) средства реализации управления двумя осями автомобиля также апробированы и широко используются в производстве компактных тягачей и длинномерных фур специализированного назначения. В конструкции обычных автомобилей 4WS не нашел широкого применения в связи со, сложностью управления и ограничениями, накладываемыми традиционной схемой трансмиссии.
Управления автомобилем в режиме 4WS и 4WD с передачей управляющего воздействия не механически, а с помощью электронного сигнала (управление по проводам) технически осуществимо. Алгоритмы управления движением при помощи джойстика в настоящее время широко применяются, в основном, для движения специализированных транспортных средств на небольших скоростях (погрузчики, электрокары, роботизированные самодвижущиеся платформы для применения на АЭС, вредных химических производствах, боевые роботы).
Особенность управления режимом 4WS заключается в применении двухосевого руля и/или джойстика. При управлении сложенным рулем, когда оба рулевых колеса, как верхнее, так и нижнее, находятся в соединенном состоянии, задние колеса будут находиться заблокированными в нейтральном положении, соответственно управление будет осуществляться только поворотом передней оси. При разделении и фиксации рулевых колес в разделенном положении нижнее рулевое колесо задействует механизм управления задней осью. В процессе управления разделенными рулевыми колесами, автомобиль ведет себя следующим образом:
- при захвате руками и повороте в одном направлении обоих рулевых колес автомобиля будет двигаться по диагонали к ориентации корпуса или перпендикулярно вбок.
- если одна рука держит верхнее рулевое колесо, а вторая поворачивает нижнее, то движение будет соответствовать управлению задней осью.
- рулевые колеса поворачиваются в противоположные стороны - автомобиль движется по дуге (окружности). Кривизна дуги зависит от угла поворота колес задней и передней осей. Если рулевые колеса повернуть до крайних точек, автомобиль будет кружиться на месте вокруг центра.
В автомобиле может применяться и обычное рулевое колесо. В этом случае, для управления в режиме 4WS будут использоваться джойстики, расположенные на площадке управления 155 руля.
В целях безопасности, скорость и углы поворота осей колес должны синхронизироваться и соотноситься со скоростью движения автомобиля. Скорость автомобиля в режиме управления двумя осями будет ограничена программой, заложенной в контроллер управления.
Элементы управления - руль, газ, тормоз, привод поворота колес, привод кручения колес работают по-разному в разных трансформациях.
Так, при переводе автомобиля из положения АА в трансформацию УКА, площадки поворота подвесок поворачиваются, и колеса одной стороны автомобиля становятся передними, а другой - задними. Аналогичным образом, изменяются роли электрических приводов поворота осей колес и рычагов-датчиков руля.
Для того, чтобы при трансформации происходило автоматическое изменение алгоритма управления, предусмотрен контроллер управления.
Кроме управления трансформациями и положением осей колес контроллер отвечает за следующие важные функции:
- отключение механизма управления задней осью, а также - полного привода на скоростях выше 10 км/час;
- синхронизацию работы электрических приводов поворота осей колес, и приводов кручения колес, том числе - для движения в режиме 4WS и 4WD;
- включение встречного направления движения осей при складывании рамы, включения разнонаправленного движения осей при раскладывании рамы;
- перевод осей в режим движения по воде, подключение винта 142;
- включение и выключение режима рекуперации;
- контроль за обеспечением давления в юбке и колпаке, открытие вентиля баллона и регулировка поступления Воздуха в надувные элементы кузова.
Функционирование системы безопасности предполагается только в трансформациях АА и УКА, во всех остальных трансформациях обеспечивается ограничениями скорости и применением различных сенсоров. Большинство элементов безопасности выполняют свою функцию как в трансформации АА, так и в положении УКА. В частности, сверху над головами водителя и пассажиров в обеих трансформациях предусмотрено «защищенное пространство», формируемое складными дугами 71, соединенные с каркасом и блюдцем-основанием 74. Крепящиеся к блюдцу-основанию 74 и складным дугам 71 основные лепестки 129 и главные элементы 134 дополнительных лепестков 130 и 131, выполняют свои амортизирующие функции за счет срабатывания кинетических клапанов 115, приводящих в действие внешние 116 и внутренние 119 инфляционные мешки, расположенные в блюдце-основании 74. Футляры 78 защитных полотен обеспечивают дополнительное пространство безопасности при боковом опрокидывании в трансформациях АА и УКА.
Система пневматической стабилизации также задействована в трансформациях АА и УКА. Выпускные отверстия 92, оборудованные запорными клапанами, которые расположены на концах футляра 78 защитных полотен, при открытии клапана обеспечивают компенсацию критического крена в ту или иную сторону за счет выброса сжатого воздуха. Управление выбросом может быть как ручное, так и автоматическое - за счет гиродатчиков и программы, заложенной в контроллер управления.
В трансформации АА защитную роль, помимо выше описанных частей и механизмов, играет складная рама 1, надувная юбка 113, надувные боковые шторки 123, надувные площадки 118, угловые надувные площадки 122, надувные салонные сиденья 148 и 149 с надувными ремнями безопасности 150, кинетические клапана 115, внешние 116 и внутренние 119 инфляционные мешки, расположенные в юбке 113.
В трансформации УКА в обеспечении безопасности, помимо постоянно используемых элементов безопасности, участвуют внешние камеры-бамперы 138 и дополнительные лепестки 130 и 131 с внутренними функциональными камерами 140 и 141 и надувными ремнями безопасности. При этом короб сложенной рамы с перекладиной-сиденьем выполняет функцию «каркаса безопасности». Высокая посадка водителя и пассажира в трансформации УКА минимизирует риски ударного воздействия на их части тела при столкновении автомобиля с другими участниками дорожного движения.
Надувные ремни безопасности в трансформации АА и УКА применяются разные - каждые для своей трансформации. Надувные ремни безопасности представляют собой полую трубку из материи, один конец которой соединен с источником сжатого воздуха через регулируемый трехходовой клапан, а другой - регулируется по длине пряжкой с карабином. Путем регулировки длины и давления воздуха в ремне, достигается их комфортное положение.
Кинетические клапана представляют собой емкости с шариками разного веса. Шарики под воздействием собственного веса и давления сжатого воздуха закрывают выпускное отверстие, однако при кинетическом ускорении, открывают это отверстие, выпуская воздух. Когда кинетическое воздействие прекращается, шарики под воздействием собственного веса и давления сжатого воздуха возвращаются на место. Масса шариков и диаметры выпускных отверстий подобраны таким образом, чтобы клапаны срабатывали только при ускорении, превышающем обычное ускорение для штатной эксплуатации автомобиля. Шарики также открывают клапана при складывании рамы, поскольку под воздействием своего веса смещаются, открывая тем самым выпускное отверстие. Для блокирования срабатывания клапанов, в отверстиях монтируются индуктивные катушки, срабатывающие как магниты при подаче напряжения, и тем самым захватывающие и удерживающие шарики в неподвижном состоянии. Это необходимо во время начала наполнения юбки и лепестков колпака, а также - для предотвращения срабатывания инфляционных мешков при складывании рамы).
Только часть кинетических клапанов юбки соединены с инфляционными мешками - те, которые рассчитаны на сильное кинетическое ускорение. За счет этого обеспечивается одновременное срабатывание кинетических клапанов и инфляционных мешков, которые принимают на себя часть кинетической энергии. Причем срабатывают они еще на стадии экстренного торможения (которое, как правило, предшествует аварийному столкновению) тем самым увеличивая эффект поглощения кинетической энергии.
Кинетические клапана, не связанные с инфляционными мешками, играют роль «мягкой» регулировки давления на небольших скоростях, они выпускают воздух вовне.
Кинетические клапана, размещенные сверху в блюдце-основании 74 поворотного блока 73, обеспечивают экстренное наполнение внешних 116 и внутренних 119 инфляционных мешков, защищающих головы и другие части тела пассажиров и водителя.
При аварийном столкновении стоящего автомобиля и двигающегося автомобиля, в случае сильного кинетического воздействия сработают одновременно кинетические клапана и инфляционные мешки, в случае малого кинетического ускорения просто будет усилен демпфирующий эффект кузова.
Падение давления в юбке 113 уменьшает сопротивление рамы на складывание, в результате чего удар спереди и/или сзади дополнительно гасится за счет складывания рамы, амортизированного самой юбкой 113. При этом снижается вероятность переворота автомобиля через крышу.
При движении в трансформациях МУСМБ и УСГП безопасность достигается применением специализированных датчиков и ограничением скорости перемещения.
Основная трансформация каркаса автомобиля происходит путем складывания рамы пополам при одновременном освобождении от воздуха надувной юбки 113, боковых шторок 123, угловых надувных площадок 122, надувных площадок 118, надувных сидений 148 и 149 с последующей укладкой указанных частей в корпус как будет описано ниже.
Для проведения трансформации из положения АА в положение УКА автомобиля необходимо остановить, расстегнуть внутренние застежки 138 и 139 типа «молния», разъединить дополнительные запоры 146 (фиг.35, 37) и выйти из автомобиля. После этого запускается процесс трансформации. Перед началом складывания рамы контроллер открывает выпускные клапана в тех корпусных элементах, давление в которых регулируется автоматически. Вентили, предназначенные для ручной регулировки давления в надувных частях, устанавливаются в положение «выпуск». Также контроллер создает максимальное давление в амортизирующих муфтах 48, разгружая тем самым пружины 99. После этого приводы 110 поворачивают поворотные упоры 52, освобождая их из пазов 100 и приводя в положение, параллельное колесам. Трансформация осуществляется в полуавтоматическом режиме за счет: либо встречного движения передней и задней осей колес (схема 2-х, 4-х моторной трансмиссии и мотор-колеса), либо за счет движения одной оси (одномоторная трансмиссия) при периодическом приведении в действие механизмов блокировки кручения 107 и 112 передних и/или задних осей для изменения углов подвесок 51. При этом агрегатные коробы, за счет высокого удельного веса расположенных в них агрегатов, поднимают вверх середину рамы 1 (фиг.12). За счет периодического срабатывания механизмов блокировки кручения 107 при складывании рамы достигается изменение угла поворотных подвесок 51 по мере встречного движения осей/оси. При одномоторной компоновке трансмиссии для окончательного складывания/раскладывания требуется приложение незначительного силового воздействия со стороны человека.
В процессе складывания рамы кинетические клапаны, соединенные с инфляционными мешками, поддерживаются в закрытом состоянии путем подачи тока на индукционные катушки, удерживающие шарики. Шарики в кинетических клапанах, не соединенных с инфляционными мешками, под воздействием собственного веса смещаются, открывая клапаны и выпуская воздух.
После удаления основной части воздуха необходимо начать складывание корпуса внутрь рамы. Освобожденные от воздуха носовые и кормовые части надувной юбки 113 и угловые надувные площадки 122 складываются внутрь трапециевидных площадок 10. Для этого щит 11 сдвигается по нижним пазам 13 в направлении середины рамы. За счет своей трапециевидной формы щит 11 выходит из нижних пазов 13, и поднимается над трапециевидной площадкой 10 на пружине (пружинах), освобождая доступ к внутреннему свободному пространству. После размещения в этом пространстве сдутых частей корпуса, щит 11 опускается, помещается в верхние пазы 12, и закрепляется фиксирующими распорками 15. Нижние пазы 13 расположены ниже, а верхние пазы 12 - выше линии крепления полотна, соединяющего угловые надувные площадки 122 и верхнее кольцо 114 юбки 113 с внутренними бортиками трапециевидных площадок (фиг.31, 34).
Одновременно с этим средние части надувной юбки 113 и шторки 123 поднимаются вверх - до уровня выше боковины рамы с тем, чтобы они не препятствовали складыванию рамы.
Механизмы блокировки кручения 107 и 112 «сопровождают» встречное движение осей, приводя поворотные подвески 51 в вертикальное положение. После того, как ребра 36 нижней поверхности одного агрегатного короба входят в пазы 36 нижней поверхности противоположного агрегатного короба, части разъемной трансмиссии 126 соединяются, а петли 162 защелкиваются, завершив встречное движение половинок рамы, осуществляется поворот осей колес в нужном направлении. Для этого карданные валы 47 приводятся в одном направлении и одновременно срабатывают механизмы блокировки кручения 112. За счет этого колеса поворачиваются в направлении движения автомобиля, а поворотные упоры 52 входят в пазы 101 и приводят в действие фиксирующие элементы 53, удерживающие агрегатные коробы в сложенном состоянии. После этого контроллер снижает давление в амортизирующих муфтах 48, перемещая вес автомобиля на пружину 99 (фиг.13).
После завершения процесса складывания рамы необходимо опустить перекладину-сиденье 7 со складными дугами 71 по пазам 5, установив и зафиксировав ее в нижнем положении при помощи рукоятки 63. Далее складные дуги 71 можно отрегулировать, ослабив фиксирующие шайбы 72 и опустив их вниз через втулки 70. После регулировки длины складных дуг они опять закрепляются во втулках 70 фиксирующими шайбами 72.
Освобожденные от воздуха боковые части надувной юбки 113, боковые части 124 надувных боковых шторок 123, надувные площадки 118, надувные матрасы сидений 148 и 149, а также - сложенная пополам гибкая днище-мембрана 20, убираются в пространство, образованное дном перекладины-сиденья 7 сверху и по бокам - откидными грузовыми площадками-поддонами 21.
Освобожденные от воздуха средние части 125 надувных боковых шторок 123 и центральные части надувной юбки помещаются в пространство между боковиной рамы и дугами безопасности, предусмотренное технологическим проемом 65 (фиг.29).
Рама в сложенном состоянии, с зафиксированными подвесками, опущенными вниз складными дугами и перекладиной-сиденьем, а также - убранными как описано выше надувными частями корпуса, является исходным положением для осуществления всех основных трансформаций. Назовем это положение «нулевой», трансформацией (фиг.14).
Для завершения перевода автомобиля в трансформацию УКА (фиг.3,4) необходимо повернуть верхний поворотный блок 73 на 90 градусов по направлению движения, наполнить внешние камеры-бамперы 138 и внутренние функциональные камеры 140 и 141 воздухом.
Для начала перемещения в трансформации УКА необходимо отрегулировать складные боковые зеркала заднего вида 79 и закрыть изнутри четыре внешние застежки 147 типа «молния», соединив надутые основные лепестки 129 с наполненными воздухом внешними камерами-бамперами 138 и пристегнуть надувной ремень безопасности.
В трансформациях АА и УКА автомобиль может эксплуатироваться, как с надутым верхом, так и без него,
аналогично автомобилям-кабриолетам. Поэтому, при переводе автомобиля из трансформации АА в положение УКА, или - наоборот, основные лепестки 129 надувного колпака могут помещаться в свободнее пространство под поворотным колпаком 75. После того, как указанные элементы сдуты и уложены внутрь или, наоборот, извлечены для наполнения воздухом, колпак 75 поворачивается в нужное положение, опускается вниз и фиксируется застежками 90 на блюдце-основании 74. В зафиксированном виде колпак 75 с навесными элементами может занимать разные положения вокруг своей оси для обеспечения движения в трансформациях АА и УКА.
Приведение автомобиля из положения УКА в трансформацию АА осуществляется в обратном порядке. Непосредственно перед раскладыванием рамы необходимо разъединить петли 162 при помощи рычага 163, доступ к которому реализован через совмещенные прорези 19 и 38.
Приведение автомобиля из трансформаций АА и УКА в положения ЗПКК, ЗПКН, МУСМБ и УСГП осуществляется через нулевую трансформацию. При этом основные лепестки 129 обязательно укладываются в пространство под колпаком 75, а перекладина-сиденье 7 и складные дуги 71 опускаются и закрепляются в самом нижнем положении во втулках 22. В этом положении футляр 78 защитных полотен располагается на одном уровне с центральным шарниром 8, а прорези 91 - совмещаются с направляющими 3, по которым защитные рулонные полотна 4 опускаются вниз, и закрываются фиксирующим элементом 16 в замке полотен 17, завершая трансформацию в ЗПКК «полная уличная парковка». Схема трансформаций показана на фиг.42.
Для реализации «полной домашней парковки» одно из защитных полотен 4 поднимается, освобождая доступ к съемной площадке управления 155 руля 40, при помощи которой осуществляется управление автомобилем, поднимаемым в квартиру.
Приведение автомобиля в положение МУСМБ осуществляется также через нулевую трансформацию. Для отсоединения МУСМБ от сложенного каркаса необходимо освободить фиксаторы 29 раскладных ножек 28, попарно опустить ножки с одного и с другого торца до соприкосновения с землей. Одновременно с этим крюки 31 высвободятся из проушин 32, а шарниры-эксцентрики 30 приподнимут каркас рамы над соединенными вместе агрегатными коробами и разъединят сцепление Т-образных 24 и Г-образных 26 направляющих с Т-образными 27 и Г-образными 23 пазами (фиг.19). При подъеме каркаса на 2-3 см. разъемы передачи электропитания, сжатого воздуха и жидкостей, а также - гнездо 39 руля 40 расположенные в прорезях 38, разъединяются. После этого нажимается кнопка, приводящая в движение МУСМБ для «выезда» из-под каркаса рамы. Перед выездом контроллер снижает давление в амортизирующих муфтах 48, дополнительно опуская МУСМБ чтобы избежать сцепление шарниров-эксцентриков 30 с агрегатными коробами. После того, как МУСМБ выехал и остановился, необходимо отделить съемную площадку управления 155 от руля 40, подключить ее к соответствующему разъему МУСМБ при помощи проводов, после чего МУСМБ может продолжить управляемое движение.
Рама после отсоединения МУСМБ автомобиль приводится в трансформацию ЗПКН «частичная уличная парковка». Для этого фиксаторы 29 опускаются в самое нижнее положение, заходя поверх шарниров 34 и ножек 28 и ограничивая их движение. Для завершения трансформации рулонные полотна 4 с каждой стороны опускаются до закрытия замка 17 в фиксирующем элементе 16. Рулонные полотна при закрытии замка блокируют ушко фиксаторов 29 в направляющих 3, тем самым предотвращая перемещение фиксаторов вдоль рамы вверх и складывание ножек 28 (фиг.19).
Приведение автомобиля в положение МУСМБ может осуществляться и из положения ЗПКК. Для этого необходимо поднять вверх рулонные полотна 4 и проделать операции, описанные в предыдущих двух абзацах в том же порядке. После закрытия замка 17 приведение автомобиля в состояние ЗПКН будет завершено.
Автомобиль в трансформации в МУСМБ может использоваться с установленными на него надувными и ненадувными дополнительными функциональными модулями.
В частности, МУСМБ можно использовать в качестве самоходной тележки для осуществления покупок в супермаркетах. В этих целях предусмотрены две корзины-контейнера (далее по тексту - корзина), выполняющие разные функции. Большая - для продуктов, прочих потребительских товаров и малая - для продуктов, требующих охлаждения. Малая корзина отличается от большой, помимо размеров, дополнительной термоизоляцией днища, стенок и крышки с использованием отражающей фольги и термоизолирующих материалов. Корзины состоят из днища, надувных стенок и закрывающейся на молнию крышки. В нижней части днища корзин расположены в несколько рядов цилиндры-ролики для удобного перемещения по наклонной погрузочной платформе 157, образованной откидной створкой грузовой площадки-поддона 21 (фиг.17)
Для установки на МУСМБ днище корзины размещается таким образом, чтобы воздушный клапан в нем совмещался с воздушным разъемом в МУСМБ. После этого днище фиксируется на Т-образных пазах 36 МУСМБ специальными держателями, расположенными на нижней стороне днища корзины и открывается трехходовой вентиль, расположенный на торцевой стороне днища. После наполнения стенок корзины воздухом вентиль закрывается. МУСМБ с одной или двумя установленными корзинами перемещается внутри торгового зала под управлением владельца. После завершения покупок, крышка корзины застегивается, МУСМБ подводится к нужной стороне автомобиля (большая корзина размещается на грузовом поддоне в задней части автомобиля, приведенного в трансформацию АА, малая - на грузовом поддоне в передней его части) и наполненная корзина перемещается по наклонной погрузочной платформе 157 до полной погрузки. После, этого держатели корзины-контейнера фиксируются в прорезях 158 погрузочной платформы 157 грузовой площадки-поддона 21 (фиг.41).
Погрузив и зафиксировав одну или две корзины- контейнеры, владелец заводит МУСМБ под каркас, убирает ножки и переводит автомобиль в трансформацию АА. Корзины-контейнеры в указанной трансформации размещены на грузовых площадках-поддонах между терминальными сторонами рамы 18, с одной стороны, и надувными площадками 118 - с другой стороны.
Подъехав к месту назначения, владелец складывает раму, отделяет МУСМБ, перегружает на него по платформам 157 корзины и оставляет каркас в положении ЗППН (частичная уличная парковка). МУСМБ вместе с покупками поднимается и на лифте в квартиру или офис.
В сложенном виде корзины хранятся на грузовых платформах и в укладочном пространстве под перекладиной-сиденьем 7.
МУСМБ можно использовать в других целях, устанавливая на него различные надувные и ненадувные функциональные модули. В частности, его можно применять в качестве самоходной детской коляски, инвалидного кресла, садового мини-трактора, транспортно-грузовой платформы, передвижного лотка для уличной торговли мороженым, охлажденными напитками и.т.д.
МУСМБ может трансформироваться в УСГП. Для этого агрегатные коробы разворачиваются вокруг петель 162, образуя грузовую платформу шестиугольной формы (фиг.9). Крепление подвесок осуществляется в этой трансформации аналогично трансформации АА.
В целях удобства использования автомобиль целесообразно укомплектовать дополнительными устройствами и аксессуарами:
1. Модуль пигментации воздуха для быстрой локализации проколов.
2. Складные полозья для въезда по лестницам.
3. Якорный комплекс для использования на водных поверхностях.
4. Бортовая мойка-сушка для очистки колес и корпуса перед полной или частичной домашней парковкой.