СПОСОБ ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ ПО АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГЕ, УНИВЕРСАЛЬНЫЙ БАШМАК, КОЛЕСО АВТОМОБИЛЯ (ВАРИАНТЫ), СКОРОСТНАЯ АВТОМОБИЛЬНАЯ ДОРОГА
METHOD OF AUTOMOBILE MOTION ON MOTOR-ROAD AND DEVICE TO THIS END, URBAN MOTORWAY (VERSIONS)

Изобретения относятся к области строительства и эксплуатации скоростных автомобильных дорог, предназначенных для интенсивного движения автомобильного транспорта, и могут быть использованы для безопасного движения автомобилей, преимущественно для легкового автотранспорта.
В настоящее время известен способ движения автомобиля по дороге, который включает в себя активное управление автомобилем с помощью руля. При большой скорости движения автомобиля это требует от водителя большого внимания и напряжения. Кроме того, при плохой погоде (сильный дождь или снег) дорога становится скользкой, а движение автомобиля при этом неустойчивым, его может занести на встречную полосу или выбросить совсем с дороги.
Также при длительной езде водитель может утомиться или уснуть, что приводит к тяжелым авариям.
Чтобы исключить данные серьезные недостатки заявитель в своих изобретениях предлагает подвижно связывать переднее и заднее колеса с одной стороны автомобиля с помощью специальной металлической направляющей полосы, которую закрепляют на автомобильной дороге вдоль полосы движения.
Для осуществления нового способа требуется изменить конструкцию автомобильных колес, приспособить их к движению по направляющей полосе.
Заявитель не рассматривает конструкции автомобильных колес, так как они все идентичны и выполнены преимущественно из металлического диска и резиновой шины или покрышки.
Известна скоростная автомобильная дорога и способ регулирования ее пропускной способности (патент РФ №2203355, кл. Е01С 1/00, Е01С 15/10, опубл. 20.08.20). Скоростная автомобильная дорога образована выполненным на опорах пролетным строением со сплошной проезжей частью.
Известна скоростная автомобильная дорога и примененная при этом технология ее возведения (пол. модель RU №18715, кл. Е01С 1/00, E01D 1100, опубл. 10.07.2001).
Установка для сооружения скоростной автомобильной дороги, выполненная в виде передвижного тоннеля, имеющего верхнюю несущую рабочую поверхность и боковые ограждающие поверхности, при этом верхняя несущая рабочая поверхность выполнена с возможностью монтажа над ней пролетного строения скоростной автомобильной дороги.
Недостатком известных решений является наличие сплошной проезжей части, которая имеет большой вес и поэтому требует установку тяжелых и прочных опор. Кроме того, в условиях снежной зимы затрудняется уборка больших объемов снега, которые образуются на сплошной проезжей части.
Технической задачей предлагаемых изобретений является повышение безопасности движения автомобиля, достижение его абсолютной устойчивости на высоких скоростях в сложных погодных условиях, уменьшение утомляемости водителя, а также упрощение строительства дорог (исключение земляных и дренажных работ), а также упрощение эксплуатации дорог и увеличение срока их службы.
Поставленная задача согласно изобретениям достигается тем, что переднее и заднее колеса с одной стороны автомобиля подвижно связывают с металлической направляющей полосой, которую закрепляют на дороге вдоль полосы движения, при этом руль автомобиля устанавливают в нейтральное положение, а направление движения колесам задает металлическая направляющая полоса. Металлическая направляющая полоса может быть выполнена в виде желоба, в котором размещены шины переднего и заднего колес с одной стороны автомобиля, например в виде стального швеллера, или направляющая полоса может иметь в сечении горизонтальную и вертикальные части, при этом вертикальная часть выполнена в виде гребня, который свободно входит в круговую канавку, выполненную на металлическом диске переднего и заднего колес автомобиля с его наружной стороны, обеспечивая подвижную связь колес с направляющей полосой. Направляющая полоса может быть выполнена из стального горячекатаного уголка. Для опоры переднего и заднего колес с противоположной стороны автомобиля на проезжей части дороги может быть установлена опорная стальная полоса. Для облегчения въезда на горизонтальную часть полосы может быть установлена подкладка с вертикальной пластиной, примыкающей к вертикальному гребню. Для въезда и съезда автомобиля в любом месте дороги применяют универсальный башмак, содержащий корпус с площадкой и уклоном для въезда колес и съезда с него. Для закрепления башмака имеются фиксаторы, которые могут быть выполнены в виде штифтов, запрессованных в корпус башмака.
Колесо автомобиля, содержащее шину и диск, согласно изобретению диск с наружной стороны с боку имеет прилив, по наружному диаметру которого выполнена круговая канавка, или, по другому варианту, к основному диску с его наружной стороны прикреплен дополнительный диск, расположенный сбоку шины колеса, при этом на наружной круглой поверхности дополнительного диска выполнена круговая канавка.
Скоростная автомобильная дорога, содержащая эстакаду, образованную выполненным на опорах пролетным строением с проезжей частью, по меньшей мере, для одного легкового автомобиля, согласно изобретению проезжая часть выполнена в виде двух металлических продольных полос со свободным пространством между ними, при этом каждая полоса с внешней стороны имеет вертикальный гребень.
Изобретения поясняются чертежами, где:
- на фиг.1 изображены автомобильная дорога с двумя полосами движения с односторонним (правосторонним) движением и автомобиль, движущийся по левой полосе, стрелками показано направление движения;
- на фиг.2 изображен вид по стрелке А (увеличено);
- на фиг.3 изображена шина колеса автомобиля, движущаяся внутри стального швеллера;
- на фиг.4 изображено колесо автомобиля, движущееся по направляющей металлической полосе с вертикальным гребнем, при этом вертикальный гребень свободно входит в круговую канавку, выполненную в приливе диска колеса;
- на фиг.5 изображено колесо автомобиля, движущееся по направляющей металлической полосе с вертикальным гребнем, при этом вертикальный гребень свободно входит в канавку дополнительного диска, прикрепленного с боковой части диска колеса;
- на фиг.6 изображена подкладка для облегчения въезда на направляющую полосу (вид сверху);
- на фиг.7 изображена подкладка (вид сбоку);
- на фиг.8 - сечение по В-В (увеличено) с колесом на подкладке в момент въезда;
- на фиг.9 показан универсальный башмак для въезда автомобиля на направляющую полосу и съезда с нее (вид сверху);
- на фиг.10 показан способ установки универсального башмака на штифты при въезде на направляющую полосу (вид сбоку);
- на фиг.11 показан разрез С-С;
- на фиг.12 показан способ установки башмака под углом при съезде автомобиля с направляющей полосы;
- на фиг.13 показана скоростная автомобильная дорога в виде 2-х металлических полос со свободным пространством между ними (вид сверху), а также схематично показаны косые щитки, которые устанавливают на автомобиль для сталкивания снега;
- на фиг.14 показана скоростная автомобильная дорога в виде низкой эстакады (вид сбоку);
- на фиг.15 показана схема расположения автомобиля на эстакаде, вид по стрелке D.
Изобретения в части способа движения автомобиля по дороге и устройства для его осуществления достигаются тем, что имеется обычная скоростная автомобильная дорога 1, на которой установлена металлическая направляющая полоса 2 (фиг.1), которая в 1-м случае выполнена в виде желоба 4 (фиг.2).
Автомобиль 3 движется по дороге 1 (фиг.1), при этом шины 5 (фиг.3) его переднего и заднего колес 6 (фиг.2) с одной стороны автомобиля 3 размещены в направляющем желобе 4 (фиг.2), который может быть выполнен в виде стального швеллера 7 (фиг.3). Колеса с другой стороны автомобиля 3 размещены на опорной стальной полосе 8 (фиг.1, 2), уложенной вдоль автомобильной дороги (чтобы не нарушать асфальтовое покрытие дороги).
В другом случае направляющая металлическая полоса 2 содержит, если смотреть в сечении, горизонтальную часть 9 и вертикальный гребень 10 (фиг.4).
Для осуществления способа требуется специальное устройство колес автомобиля.
В 1-м варианте устройства колеса оно содержит шину 5, установленную на литом диске 11 (фиг.4), в приливе 12 которого выполнена круговая канавка 13.
Во 2-м варианте устройства колеса 6 на его диске 11 (фиг.5) с его наружной стороны закреплен дополнительный диск 14, по наружному диаметру которого выполнена круговая канавка 13 (фиг.5). Для облегчения въезда на направляющую полосу с вертикальным гребнем 10 на ее горизонтальную часть 9 (фиг.6) устанавливают подкладку 16, с уклонами 17 и ограничительной пластиной 18 (фиг.7 и 8), которая плотно прилегает к вертикальному гребню 10 (фиг.8).
Для въезда и съезда с направляющей полосы с вертикальным гребнем в любом месте, где для этого есть условия (хорошая видимость или наличие светофора), на горизонтальную часть 9 (фиг.9) устанавливают универсальный башмак 19 с фиксаторами 15, которые могут быть выполнены в виде двух штифтов (фиг.10, 11), которые заходят в отверстия 20 на горизонтальной части полосы 9.
При этом осевая линия, соединяющая отверстия 20 для въезда на направляющую полосу, расположена параллельно вертикальному гребню 10, а для выезда - под углом α к вертикальному гребню (фиг.9, 12). Угол α подбирают опытным путем, чтобы обеспечить сдвиг канавки 13 от вертикального гребня 10.
Универсальный башмак 19 с одной стороны имеет вертикальный бурт 21, с другой стороны бурт со скосом 22 (фиг.9, 11, 12), а также уклоны 24 для въезда и выезда колес (фиг.9, 10).
Скоростная автомобильная дорога выполнена в виде эстакады (фиг.13), образованной пролетным строением 25 (фиг.14), расположенным на опорах 26. Проезжая часть дороги рассчитана по меньшей мере для одного легкового автомобиля и выполнена в виде двух металлических полос, одна из которых является направляющей полосой 2, а другая - опорной полосой 8 (фиг.13), со свободным пространством между ними 27 (фиг.13). Каждая полоса с внешнего края имеет вертикальный гребень 10, но только одна полоса является направляющей 2, в данном случае левая (фиг.13, 15), а правая полоса 8 является опорной, при этом вертикальный гребень 10 служит страховкой от съезда колес с полосы при аварии и расположен с зазором от боковой поверхности шины колеса (фиг.15). Вертикальный гребень 10 на опорной полосе 8 прерывается в местах развилок и съездов, тогда как на направляющей полосе 2 он может продолжаться до полного окончания дороги, т.к. существуют устройства для въезда и съезда с направляющей полосы, описанные выше. На дороге также может быть установлено боковое ограждение 28 (фиг.14, 15).
Кроме того, на автомобиле при необходимости устанавливают косые щитки 29 (фиг.13, показаны схематично) для сталкивания снега или посторонних предметов, если они появляются на полосе.
Предлагаемые изобретения работают следующим образом.
При въезде на дорогу 1 (фиг.1), с закрепленной вдоль нее металлической направляющей полосой 2 переднее и заднее колеса 6 с одной стороны автомобиля 3 с помощью руля заводят в желоб 4 (фиг.2) или в стальной швеллер 7 (фиг.3), полки которого задают направление шинам 5, а через них и колесам автомобиля, т.е. колеса автомобиля подвижно связывают с направляющей полосой. Колеса с другой боковой стороны автомобиля движутся по опорной металлической полосе 8 (фиг.1), хотя это необязательно, колеса могут двигаться и по асфальту, если опорная полоса отсутствует. Опорную полосу 8 устанавливают для уменьшения износа асфальта.
В другом варианте способа направляющую полосу 2 выполняют с горизонтальной частью 9 (в поперечном сечении) и вертикальным гребнем 10 (фиг.4, 5). Въезд на такую направляющую полосу производят визуально. С помощью руля заезжают на вертикальный гребень так, чтобы он зашел в круговую канавку 13 (фиг.4, 5), при этом сначала заводят переднее колесо, а затем заднее колесо автомобиля. После этого руль автомобиля устанавливают в нейтральное положение и отпускают, т.к. колеса через круговую канавку 13 на диске колеса 11 входят в подвижную связь с вертикальным гребнем 10 направляющей полосы 2 (фиг.4, 5). Если дорога свободна, то можно развивать большую скорость, колеса будут надежно держать дорогу даже при плохих погодных условиях (снег, дождь и т д.), при этом автомобиль получается как бы "пристегнут" к дороге. Повороты дороги конструктивно выполняют плавными, чтобы центростремительное ускорение не превышало 0,2 g (где g - земное ускорение). Если повороты более крутые, то устанавливают знаки ограничения скорости.
Дно круговой канавки 13 не касается вертикального гребня 10 (фиг.4, 5), а вес автомобиля воспринимает горизонтальный участок 9 направляющей полосы через шину 5 (фиг.4, 5).
Для облегчения въезда на вертикальный гребень 10 и выезда с него может применяться подкладка 16 (фиг.6, 7, 8), которую устанавливают на направляющей полосе для подъема колеса на высоту, обеспечивающую выход канавки 13 из зацепления с вертикальным гребнем 10 (фиг.8). Уклон 17 (фиг.6, 7) облегчает въезд колеса на подкладку 16. После въезда рулем "притирают" колеса автомобиля к ограничительной пластине 18 (фиг.8), канавка 13 становится над вертикальным гребнем 10, и после съезда колес с подкладки 16 по уклону 17 (фиг.7) канавка 13 опускается на вертикальный гребень 10 (фиг.4, 5).
Для въезда на направляющую полосу и выезда с нее в любом месте, где есть условия для этого или специальная площадка, используют универсальный башмак 19 (фиг.9), который хранится в багажнике автомобиля. Башмак 19 устанавливают на направляющей полосе на ее горизонтальной части 9 (фиг.9), при этом фиксаторы 15 должны попасть в отверстия 20 на горизонтальной части направляющей полосы 9. Отверстия 20 (фиг.9) располагают попарно, т.е. отдельно два отверстия для въезда и два отверстия для съезда с направляющей полосы, замаркировав их соответствующими надписями (хотя это легко определяется визуально, осевая линия, соединяющая отверстия для въезда направлена параллельно вертикальному гребню, а для съезда - под определенным углом). Отверстия 20 располагают в местах, где имеется хороший обзор, имеется специальная площадка и желательно светофор, если его нет, то устанавливают знак остановки на проезжей части.
Для въезда на направляющую полосу на ней устанавливают универсальный башмак 19, чтобы фиксаторы 15 вошли в отверстия 20, предназначенные для въезда, при этом вертикальный бурт башмака 21 прижимается к вертикальному гребню 23 (фиг.9). Затем автомобиль въезжает на направляющую полосу, прижимаясь к вертикальному гребню 23, заезжая передним колесом на башмак 19, при этом колесо скользит по скосу 24 и прижимается к вертикальному бурту башмака 21 (фиг.9), за счет этого круговая канавка 13 становится точно над вертикальным гребнем 10 (фиг.8). При дальнейшем движении автомобиля его переднее колесо сходит по скосу 24 на направляющую полосу, а гребень 10 входит в круговую канавку 13 (фиг.4, 5).
Затем автомобиль движется дальше, и таким же образом заднее колесо, пройдя по башмаку 16, входит в зацепление с вертикальным гребнем 10.
После этого автомобиль движется дальше по направляющей полосе уже без активного управления рулем.
Для съезда с направляющей полосы универсальный башмак 19 устанавливают фиксаторами 15 в отверстия 20, которые предназначены для съезда с направляющей полосы (фиг.12), при этом бурт башмака 21 устанавливается под углом к вертикальному гребню 10. Переднее колесо автомобиля заезжает на башмак 19, круговая канавка 13 выходит из зацепления с вертикальным гребнем 10, и колесо по бурту башмака 21 сносит в сторону. При дальнейшем движении переднее колесо автомобиля сходит с башмака по уклону 24, руль автомобиля удерживают в нейтральном положении, и заднее колесо таким же образом освобождается из зацепления с вертикальным гребнем 10. После этого убирается универсальный башмак в багажник, и автомобиль уезжает с проезжей части, освобождая дорогу.
Изобретение в части скоростной автомобильной дороги работает аналогично описанным выше вариантам.
Автомобильная дорога выполнена в виде эстакады, это позволяет:
1. не проводить земляных работ или свести их к минимуму;
2. не проводить дренажных работ, т.е. не нарушать экологии района;
3. не зависеть от природных условий, особенно в зимнее время при больших снегопадах. Для этого на автомобиле устанавливают косые щитки 29 (фиг.13) перед передними колесами, которые сталкивают снег с полос 2 и 8 в свободное пространство. Этими же щитками сталкиваются также различного рода посторонние предметы, которые могут оказаться на пути движения автомобиля.
Выполненная таким образом скоростная автомобильная дорога представляет собой низкую эстакаду (0,5-0,7) м, сооруженную без земляных работ и дренажа, требуется только пробурить отверстия до твердого грунта, для установки опор. В сущности это автомобильная железная дорога, но намного проще обычной железной дороги. При этом не надо укладывать шпалы и производить отсыпку щебня под шпалы, т.к. легковой транспорт по весу не такой тяжелый, и его выдержит легкая эстакада.
Две достаточно узкие металлические полосы вместо сплошного дорожного покрытия решают также проблему уборки снега в зимнее время.
Автомобильная дорога металлоемка, но это окупается большим сроком эксплуатации без ремонта. Она легко прослужит 50 и более лет. Такие дороги могут строиться как дополнительные полосы на существующих дорогах или в труднодоступных и малонаселенных местностях с суровым климатом, т.к. такая автомобильная дорога не требует большого ухода.
Таким образом, предлагаемые для патентования изобретения полностью выполняют поставленные задачи.