Складная опора
FOLDING SUPPORT

Изобретение относится к опорным узлам мобильных конструкций, например, к ножкам-опорам для мобильных печей, складной мебели, бытовых электроприборов и т.д., для которых рекомендовано требование минимального габарита в транспортном положении.
В существующем уровне техники известны решения, когда ножки-опоры делаются полностью съемными. Их сопряжение с корпусом прибора выполняется при помощи резьбы или других разъемных соединений, например, штифтовых, шпоночных, байонетных, шлицевых видов соединений; при помощи фланцев, цангового зажимного фитинга и др. Все эти виды разъемных соединений имеют один общий недостаток. После демонтажа появляется необходимость обеспечить сохранность комплекта съемных опор. Если при транспортировке хотя бы одна из них будет утеряна, то монтаж будет затруднен, а в некоторых случаях и вовсе невозможен. Разъемные соединения менее предпочтительны при создании мобильных конструкций, которые подвергаются полевой всесезонной эксплуатации. Отъемные (разъемные) опоры, которые транспортируются отдельно от корпуса прибора, могут легко потеряться в глубоком снегу или траве. Пользователи их часто теряют в процессе демонтажа в условиях плохой видимости в тумане или ночью. Когда демонтаж происходит в полевых условиях при ограниченном времени, неопытным персоналом - сложно контролировать комплектность. Из практики известно, что ножки-опоры при многочисленных передислокациях могут теряться. Между тем, потеря всего лишь одной опоры для печи из имеющихся четырех – создает серьезные эксплуатационные трудности.
Известен складной мангал (см. патент на полезную модель №138227), в котором складные ножки  выполнены из плоских металлических полос, шарнирно закрепленных на боковых стенках в их верхней части с наружной стороны, в нижней части на боковых стенках под шарнирами, на которых закреплены ножки, установлены головки фиксатора, а в ножках выполнены вырезы для образования с головками фиксатора на боковых стенках замкового соединения для фиксации ножек вдоль короткой стороны боковых стенок, при этом фиксаторы закреплены на последних с внутренней стороны и выполнены в виде шарнирно закрепленных над шарнирами, на которых закреплены ножки, металлических полосок, в которых со стороны противоположного незакрепленного края выполнены вырезы для взаимодействия и образования замкового соединения с вырезами, выполненными на торцевых стенках в их верхней части.
Недостатком данного решения является выполнение ножек из плоских металлических полос, шарнирно закрепленных на боковых стенках, что не обеспечивает запаса жесткости и приводит к их деформации при минимальной боковой нагрузке. Это решение применимо в очень ограниченных пределах для легких устройств, которые не испытывают каких-либо значительных внешних воздействий.
Известна портативная печь (см. патент на полезную модель №197189) в которой ножки выполнены съемными, телескопическими и регулируемыми по высоте с помощью фиксирующих винтов. Недостатком этого технического решения помимо сложности контролирования комплектности является еще и конструктивная сложность, а также низкая технологичность.
Известны трубчатые откидные ножки для несущих поверхностей (см. патент на изобретение №2310359), содержащие соединительный узел, включающий элемент для соединения с трубчатым телом и крепежный элемент для крепления к несущей поверхности, причем указанные ножки могут поворачиваться между первым, нерабочим сложенным положением и вторым, рабочим, раскрытым положением. Согласно изобретению, соединительный узел снабжен упругим U-образным запорным средством для фиксации положений ножки, имеющим центральную нажимную поверхность и два боковых плеча с элементами сцепления. Также соединительный узел снабжен средством прочного закрепления в рабочем положении, имеющим сопрягающиеся наклонные центрирующие поверхности. Недостатком данного решения является конструктивная сложность, высокая цена производства. А также тот факт, что в транспортном положении даже когда откидные ножки сложены – они имеют значительный остаточный габарит.
Известны недорогие в производстве конструктивные решения при создании, например, переносных печей. В качестве примера можно привести портативную металлическую печь для палаток WINNERWELL FASTFOLD (см. ссылку https://winnerwell.us/products/winnerwell-fastfold-titanium-tent-stove). Складные опоры печи отличают: конструктивная простота, технологичность, низкая цена серийного производства. Недостатки конструкции: двоенные ножки-опоры опираются на поверхность через горизонтальные перекладины. В полевых условиях любая неровность под такой перекладиной лишает всю конструкцию устойчивости. Другой недостаток заключается в том, что сопряжение опор с корпусом происходит через ось вращения, которой является стержень заклепки (винта). При этом ось вращения находится в горячей зоне топки, а со стороны опоры конструкция вырождается до плоской детали (ушка), имеющей невысокую сопротивляемость к боковым нагрузкам. Это приведет к деформации при минимальном внешнем воздействии, когда металл нагреется и станет пластичным. Но основным конструктивным недостатком является то, что данные ножки-опоры в своем рабочем положении не выходят за проекцию основания корпуса прибора. Как известно, потеря устойчивости положения наступает, когда проекция центра тяжести физического тела выходит за пределы площади его опоры. Для данной печи и данной конструкции ножек это означает, что печь будет особенно неустойчива к боковым толчкам и нагрузкам. Такая печь может успешно эксплуатироваться в стационарных сооружениях, но мало пригодна для эксплуатации, например, в палатках. Так как палатка испытывает в полевых условиях ветровые нагрузки. Соответственно, на печь могут воздействовать толчки, колебания, вибрация.
За ближайший аналог, прототип выбрано техническое решение складных опор печи WINNERWELL NOMAD (см.https://winnerwell.us/collections/nomad-series/products/winnerwell-nomad-medium-tent-stove). В данной печи ножки-опоры конструктивно просты и выполнены штампованием коробчатого профиля из плоского листа. П-образный профиль придает ножкам достаточную жесткость. Это не отъемные, а складные ножки, поэтому их невозможно потерять в полевых условиях. Их ось вращения вынесена от топки наружу, охлаждается воздухом и не перегревается при пользовании печью. В рабочем положении ножки раскрываются в стороны и увеличивают площадь опоры, обеспечивая хорошую устойчивость. Но при этом есть и конструктивные недостатки. Такой тип ножек складывается вниз, под топку, под днище корпуса. При конструировании мобильных печей требуется, как правило, экранировать топку снизу. Чтобы лучистая тепловая энергия не повредила поверхность, на которой стоит печь. Чтобы это не стало причиной возгорания, если печь, установлена, например, на деревянном полу или на ткани. Применение печи, не оснащенной тепловым экраном снизу – ведет к эксплуатационной необходимости теплоизоляции участка пола, на котором устанавливается печь. То есть это ведет к снижению удобства эксплуатации и дополнительным расходам материалов и времени.
Если закрепить такие опоры на тепловом экране поверх него, то их физический габарит станет добавкой транспортного габарита по высоте. Если же бороться с добавкой габарита и прорезать, например, нишу, чтобы утопить эти опоры в нишах, в транспортном положении, то эти ниши нарушат целостность теплового экрана. И он не будет выполнять свою роль защиты снизу в полной мере. Но основным конструктивным недостатком прототипа является то, что ножки-опоры фиксируются только в рабочем положении. Когда они раскрыты и на них воздействует вес печи. В транспортном положении их позиция либо ничем не фиксируется, либо применяются пукли, которые подвержены быстрому износу. Возможна временная частичная фиксация только силами трения между ножкой и кронштейном. Но по мере эксплуатации и выработки сопрягаемых поверхностей этот тип фиксации перестанет работать надежно. Еще одним недостатком следует признать тот факт, что опоры, которые складываются под днище печи, в транспортном положении воздействуют на материал транспортной сумки, выступающими металлическими деталями. Что обязательно приведет к повышенному износу матерчатого днища чехла и его повреждения в итоге.
Предлагаемое техническое решение направлено на достижение следующих задач:
1. Конструктивная простота.
2. Технологичность в серийном производстве.
3. Эксплуатационная надежность, - опоры должны иметь достаточную конструктивную жесткость и обеспечивать устойчивость печи при ее эксплуатации. Ось вращения должны быть вынесена от топки на некоторое расстояние. Опоры должны раскрываться так, чтобы увеличивать площадь опоры. Элементы конструкции опоры не должны повреждать дно транспортировочного чехла (сумки) своими выступающими деталями, острыми углами и т.п.
4. Фиксация положения в рабочем и транспортном положении
5. Минимально возможный транспортный габарит, - опора в своем сложенном состоянии не должна выступать за габарит изделия в транспортном положении.
6. Пожарная безопасность, - применение складных опор не должно влиять на целостность теплового защитного экрана снизу.
Технический результат заключается в обеспечении надежной фиксации опоры, как в рабочем, так и в транспортном положении.
Технический результат, указанный выше, достигается тем, что складная опора содержит опору в виде профиля с отверстиями в его боковых стенках, закрепленную внутри П-образного кронштейна на неподвижно закрепленной оси, проходящей сквозь отверстия в боковых стенках опоры, при этом боковые стенки профиля опоры имеют выступ, выполненный с возможностью расположения опоры в наклонном положении в рабочем положении, отверстия в боковых стенках профиля опоры выполнены фигурными для обеспечения возможности скольжения профиля опоры по неподвижной оси кронштейна и поворота вокруг нее, а торец конца профиля опоры, размещенного на оси П-образного кронштейна, выполнен округлым.
Предлагаемое техническое устройство складной опоры поясняется нижеследующим описанием примера на основе мобильной печи, рисунками и фотографиями примера.
На Фиг. 1 упрощенно изображена печь в рабочем положении. Складные опоры 1 через п-образные кронштейны 2 и их оси 3 крепятся к топке 4. Рабочее положение складных опор 1 характеризуется тем, что они занимают по отношению к топке 4 наклонное положение, увеличивая площадь опоры. При этом нижний тепловой экран 5 защищает поверхность пола под печью от теплового излучения топки 4. В боковых панелях 6, выполняющих роль защитного конвектора прорезаны ниши 7, а сами панели конвектора 6 закреплены к топке 4 с отступом на некоторое достаточное расстояние (кронштейны крепления конвектора к топке не показаны).
На Фиг. 1 так же показан патрубок дымохода 8 и горловина 9 топки 4, но не показана дверка топки, ее шарниры и запирающие устройство.
На Фиг. 2 показана печь, когда ее складные опоры 1 находятся в транспортном положении, подняты вверх и полностью утоплены в нишах 7 боковых панелей конвектора 6. Становятся видны для осмотра оси 3 кронштейнов 2, а также фигурные отверстия 9 на боковых поверхностях складных опор 1.
Принцип работы устройства иллюстрируется фигурами: 3,4,5.
На Фиг. 3 показано устройство в транспортном положении. Складная опора 1 вертикально поджата к стенке топки 4 и утоплена в полости 11 под конвектором 6. Кронштейн 2 жестко (например, при помощи сварочного шва) закреплен к стенке топки 4. Неподвижно закрепленная ось 3 кронштейна 2 проходит сквозь фигурное отверстие 9 складной опоры 1 и является ее сопрягающим элементом с кронштейном 2. Складная опора 1 в транспортном положении под собственным весом опускается вниз (оседает) до упора. При этом она своим фигурным отверстием 9 скользит по неподвижно закрепленной оси 3 кронштейна 2 до тех пор, пока ось 3 не упрется  в край фигурного отверстия 9, обозначенного позицией [1]. Сила гравитации 12 создает условия, когда складная опора 1 фиксируется в вертикальном положении и не может самостоятельно провернуться вокруг оси 3. Так как при такой позиции центра вращения, который сформирован взаимным положением оси 3 и торцом [1] фигурного отверстия 9, повороту опоры 1 препятствует плечо рычага, образованного расстоянием от оси 3 до округлого торца складной опоры 1.
На Фиг. 4 показано первое промежуточное положение складной опоры 1, при переводе ее из транспортного положения, - в рабочее положение. Которое можно условно обозначить, как «снятие опоры с фиксации». Для того чтобы вывести опору 1 из зацепления с кронштейном 2, нужно потянуть ее вверх, преодолевая силу гравитации, некоторым усилием 13. При этом фигурное отверстие 9 будет скользить по неподвижной оси 3 до второго крайнего положения, обозначенного позицией [2]. В таком положении центра вращения, рычаг, образованный расстоянием от оси 3 до округлого торца складной опоры 1 имеет минимальный физический размер, который меньше расстояния от оси 3 до спинки кронштейна 2. Создаются условия для поворота опоры 1 против часовой стрелки.
На Фиг. 5 показано второе промежуточное положение, которое можно обозначить условно, как «поворот в рабочее положение». Опора 1, выйдя из зацепления с кронштейном 2, под воздействием собственного веса получает возможность проворачиваться в направлении 14 вокруг оси 3, в положении, когда ее фигурное отверстие 9 смещено относительно оси 3 в позицию [2] под воздействием усилия 13.
На Фиг. 6 показано рабочее положение опоры 1, когда она завершает свой поворот вокруг оси 3 и фигурный выступ 10 упирается в поверхность кронштейна 2. Далее торец опоры 1 устанавливается на опорную поверхность 16 и, под воздействием силы тяжести 15 вся конструкция опускается (проседает) вниз. Взаимодействие силы тяжести 15 и опорной поверхности 16 приводит к тому, что опора 1 начинает смещаться в направлении 17, а ее фигурное отверстие 9 скользит по неподвижной оси 3 из положения [2] в положение [1]. При этом фигурный выступ 10, упираясь в кронштейн 2, скользит по его поверхности. Округлый торец опоры 1 так же скользит по поверхности кронштейна 2. Опора на эти две точки, на ось 3 и на опорную поверхность 16, - создает взаимодействие сил, которое лишает опору 1 возможности далее проворачиваться в какую-либо из сторон, и придает ей заданный угол и фиксированное положение. В итоге вся конструкция (изделия, прибора и т.п.) занимает равновесное устойчивое положение. До тех пор, пока изделие не будет принудительно поднято над опорной поверхностью 16. Что приведет к тому, что опора 1 выйдет из фиксированного положения, несколько провернется под своим весом вокруг оси 3 против часовой стрелки, и займет вертикальное положение. После этого, можно либо снова опустить конструкцию на опорную поверхность, и она снова придаст опоре 1 заданно фиксированное рабочее положение. Либо, на выбор - провернуть опору 1 по часовой стрелке вверх, чтобы она заняла фиксированное транспортное положение.
На фигурах 7, 8 показан пример реализации технического решения в мобильной печи в рабочем и транспортном положении.
Предлагаемые складные опоры сохраняют достоинства, описанные в прототипе, но в своем транспортном положении складываются не вниз под корпус, а вверх, вдоль боковых стенок. При этом складные опоры погружаются в специальные ниши в боковых панелях конвектора. Либо прячутся в пространство между панелью конвектора и топкой, при этом панель конвектора целиком, либо ее часть представляют собой люк (люки).
Использование конструкции складных ножек на примере печи выглядит следующим образом. Печь в транспортном положении имеет минимальный транспортный габарит, так как ножки-опоры поджаты и спрятаны в нишах конвектора. Печь вынимается из транспортного чехла. Поочередно каждая ножка вручную сдвигается вверх, чтобы вывести ее из фиксированного положения. После снятия с фиксации отпускаем опору, и она под собственным весом поворачивается, падает вниз и повисает в вертикальном положении. На то, чтобы все четыре опоры снять с фиксации и перевести в промежуточное положение – уходят секунды. После этого печь ставится на опорную поверхность. Как только торцы опор упираются в поверхность грунта, под собственным весом печь проседает и, благодаря этому, все четыре опоры одновременно занимают свое рабочее фиксированное положение. На это требуется минимум времени и все манипуляции можно проводить при недостаточном освещении, не опасаясь, что опора отстегнется, упадет, затопчется, потеряется ночью в песке, снегу, траве. Что значительно повышает надежность эксплуатации.
Гравитация – физическое явление, поэтому примененная в конструкции гравитационная схема фиксации надежно и единообразно работает в любых климатических условиях при любой погоде. Например, при каждой установке печи на грунт достаточно минимального времени, чтобы снять опоры с фиксации, сдвинув их немного вверх. После этого, печь опускается на площадку для установки. Кинематика предлагаемого технического решения безотказно заставит опоры принять правильное рабочее положение.
Такая же конструкция складных опор может масштабироваться до нужных габаритов и применяться, например, при создании складной мебели для эксплуатации в полевых условиях или при создании научных, технических, технологических приборов и оборудования, которое эксплуатируются в полевых условиях.