УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ГИБРИДНЫМ ТРАНСПОРТНЫМ СРЕДСТВОМ

Полезная модель может быть применена для управления обычным автожиром и упростить управление указанным летательным аппаратом. Устройство также может быть применено при создании гибридных транспортных средств, способных передвигаться по обычным дорогам как мотоцикл, а в воздушном пространстве как автожир.
Известно, что для изменения направления движения мотоцикла в настоящее время используется V-образный руль. Рулевая стойка прикреплена непосредственно к вилке переднего колеса, а также соединена с помощью подшипника (подшипников) с рамой мотоцикла. При этом поворот руля означает поворот переднего колеса мотоцикла в нужную сторону и, соответственно изменение направления движения (См. фиг. 1 с сайта http://motocafe.iii/zheleznyj-ceh-teorija/2081-ustrojstvo-perednej-podveski-i-rulevogo-upravleniya-motocikla-part2.html).
Известно также, что для изменения направления движения автожира необходимо не только управление ротором, осуществляемое ручкой управления ротора путем наклона ее в нужную сторону, но также, во избежание «скольжения», необходимо выровнять корпус аппарата по направлению движения. Такое выравнивание корпуса достигается нажатием на ножные педали, которые приводят в движение вертикальное оперение автожира.
Нижняя часть ручки управления ротором (1) соединена с двумя рулевыми рейками (2). Наклоны ручки управления ротором вперед-назад вызывают соответствующие продольные перемещения одной рулевой рейки относительно другой. Наклоны ручки управления ротором вправо-влево вызывают соответствующие поперечные перемещения одной рулевой рейки относительно другой (См. фиг. 2). Рулевые рейки соединены шарнирами с вертикальными штангами, которые, в свою очередь, соединены с головкой ротора. Таким образом, наклоны ручки вызывают изменения углов плоскости вращения ротора и, соответственно, направления движения аппарата.
В свою очередь, для того, чтобы выровнять положение корпуса автожира относительно направления его движения необходимо изменять угол наклона руля направления (6). В современных автожирах изменение угла руля направления происходит посредством нажатия на правую либо левую педаль (4), которые соединены тросиками с рейками (5) руля направления. Если педали не нажаты, пружины (7) возвращают руль направления в нейтральное положение.
Увеличение либо уменьшение оборотов двигателя происходит посредством перемещения рычага управления двигателем (РУД).
Таким образом, для управления автожиром человеку необходимо задействовать две руки (одна рука меняет положение ручки управления ротора, другая рука меняет положение РУДа) и две ноги (для управления рулем направления).
Управление движением мотоцикла часто целиком осуществляется с помощью руля и расположенных на нем переключателей (газ, сцепление, тормоз).
Известны попытки создания гибридных устройств, способных передвигаться по земле, как мотоцикл, а в воздухе как автожир.
Например, американской компанией Butterfly, LLC патентовался летающий мотоцикл, названный Super Sky Cycle (См. фиг. 3 с сайта: http://thebutterflyllc.com/sscycle/gallery.htm).
Указанная конструкция содержит стандартные для управления автожиром конструктивные решения (кроме руля мотоцикла в конструкции присутствует ручка управления ротором, педали для управления рулем направления), что приводит к неудобству управления аппаратом.
Задачей создания данной полезной модели было проектирование единой системы управления, которая упростила бы управление автожиром, а также могла бы применяться при управлении гибридным аппаратом, способным передвигаться по земле как мотоцикл и в воздушном пространстве как автожир. Результатом использования данной полезной модели станет появление мобильно переключаемого устройства, позволяющего преобразовывать управление мотоциклом в управление летательным аппаратом и обратно.
Для решения поставленной задачи в устройство управления мотоциклом вносятся следующие изменения.
Рулевая стойка состоит из двух частей. Нижняя часть рулевой стойки имеет цилиндрическую форму, нижним торцом она крепится к вилке переднего колеса, на другом торце крепится ШРУС, который соединяет нижнюю рулевую стойку и верхнюю рулевую стойку. На поверхности нижней рулевой стойки, у ее нижнего основания, сделано отверстие для крепления шпилькой гильзы переключателя управления. Нижняя рулевая стойка вставляется в трубку круглого сечения, которая соединена с балкой рамы мотоцикла. Внутри трубки находится подшипник, позволяющий делать свободные повороты нижней рулевой стойки вокруг своей оси. Верхняя рулевая стойка также имеет цилиндрическую форму, однако, меньшего сечения. Верхний торец верхней рулевой стойки прикреплен непосредственно к рулю. На оси верхней рулевой стойки, вблизи верхнего и нижнего торцов закреплены два подшипника, размер сечения которых равен размеру сечения нижней рулевой стойки. К внешнему краю каждого из подшипников прикреплены горизонтальными шарнирами направляющие рейки. Другими концами направляющие рейки соединены с помощью горизонтальных шарниров с ручкой управления ротором. Верхняя рулевая стойка имеет отверстие, в которое может вставляться шпилька, на которую может опираться торец гильзы переключателя управления для фиксации верхнего положения гильзы. Гильза переключателя управления представляет собой цилиндрическую трубку, которая способна перемещаться вверх-вниз вдоль осей рулевых стоек. При этом, в верхнем положении гильза переключателя управления достаточно плотно прилегает к поверхностям обоих подшипников. В нижнем положении гильза переключателя управления плотно прилегает к поверхности нижней рулевой стойки. При этом поверхность гильзы имеет в нижней части отверстие, которое может быть совмещено с отверстием в нижней рулевой стойке и гильза может быть зафиксирована в этом положении шпилькой. Гильза переключателя управления имеет вертикальную щель для того, чтобы через эту щель могли проходить направляющие рейки, соединяющие внешние стороны подшипников и ручку управления ротором. Ручка управления ротором имеет стандартное для автожиров крепление с рейками управления ротором. Таким образом, когда гильза переключателя управления находится в верхнем положении, наклоны руля в любом направлении приводят к соответствующим наклонам ручки управления ротором.
На нижней части нижней рулевой стойки крепятся направляющие хвостового оперения, представляющие собой два небольших штыря. К их краям крепятся тросики хвостового оперения, которые могут крепиться к направляющим руля направления. Таким образом, поворот руля вокруг оси вызовет поворот плоскости переднего колеса и изменения направления руля направления.
Управление аппаратом на земле (когда гильза переключателя управления зафиксирована в нижнем положении) сводится к поворотам руля вокруг оси. В этом положении гильза переключателя управления не позволяет совершать наклоны руля. Управление аппаратом в воздухе, либо в режимах «взлет» или «посадка» (когда гильза переключателя управления зафиксирована в верхнем положении) сводится к поворотам руля вокруг оси и наклонам руля в любую сторону. В этом положении гильза переключателя управления позволяет не только делать повороты руля вокруг оси, но и его наклоны в любую сторону. РУД при таком управлении может быть заменен, применяемой на мотоциклах, рукояткой регулировки газа.
Полученный с использованием такой полезной модели аппарат обладает более простым управлением, чем автожир, так как исключает применение педалей для управления рулем направления. Если использовать переднее колесо мотоцикла достаточного размера, с легким сплошным диском, то можно будет вообще отказаться от рулей направления, так как функцию руля направления будет выполнять само переднее колесо. Кроме того, полезная модель может применяться в гибридных летательных аппаратах, перемещающихся по земле, как мотоцикл, а в воздухе как автожир. В этом случае полезная модель позволяет избежать создания двойных систем управления.
К описанию прилагается принципиальная схема, отражающая существенные признаки полезной модели.
На фигуре 2 показаны обычно применяемые приборы для управления автожиром.
На фигуре 4 показаны изменения, которые должны быть внесены в конструкцию переднего колеса мотоцикла для создания гибридного устройства управления автожиром и мотоциклом.
Гибридное устройство управления автожиром и мотоциклом может быть материализовано следующим образом.
Устройство содержит (см. фиг. 4):
1. Металлический V-образный руль, который прикреплен к верхнему торцу верхней стойки управления.
2. Металлическая гильза переключателя управления имеет форму цилиндрической трубки. В трубке просверлено отверстие для фиксации трубки шпилькой к нижней стойке управления. В трубке имеется вертикальная щель, сквозь которую должны проходить направляющие рейки.
3. Металлические подшипники переключателя управления закреплены на оси верхней стойки управления. Диаметр подшипников чуть меньше внутреннего диаметра гильзы переключателя управления и гильза переключателя управления может перемещаться вдоль оси верхней стойки управления. К внешней поверхности подшипников прикреплены с помощью горизонтальных шарниров направляющие рейки.
4. Металлические направляющие рейки имеют форму тонких вытянутых цилиндров. Они прикреплены одними концами с помощью горизонтальных шарниров к внешним сторонам подшипников, установленных на оси верхней рулевой стойки, а другими концами с помощью горизонтальных шарниров к ручке управления ротором.
5. Металлическая верхняя рулевая стойка имеет цилиндрическую форму. К верхнему торцу этой стойки прикреплен руль, нижний торец соединен с ШРУСом. На оси верхней рулевой стойки располагаются два подшипника переключателя управления. Верхняя рулевая стойка имеет отверстие над местом соединения с ШРУСом для установки шпилькой (шпильки нет на схеме) верхнего положения гильзы переключателя управления.
6. Металлическая ручка управления ротором имеет цилиндрическую форму, крепится нижней частью к рейкам управления ротором. К боковой стороне ручки управления ротором с помощью горизонтальных шарниров прикреплены направляющие рейки.
7. ШРУС нижней рулевой стойки соединяет верхнюю и нижнюю рулевые стойки, которые прикреплены к нему торцами. Диаметр ШРУСа чуть меньше внутреннего диаметра гильзы переключателя управления.
8. Металлическая нижняя рулевая стойка имеет цилиндрическую форму. Нижний ее торец соединен с вилкой переднего колеса, на боковых поверхностях у нижнего торца прикреплены направляющие руля направления. Диаметр нижней рулевой стойки чуть меньше внутреннего диаметра гильзы переключателя управления и при перемещении гильзы на эту рулевую стойку она достаточно плотно прилегает к ней. Верхний торец нижней рулевой стойки соединен с ШРУСом нижней рулевой стойки.
9. Металлические рейки управления ротором имеют цилиндрическую форму, соединены шарнирами с ручкой управления ротором. В то же время нижняя рейка соединена шарниром с балкой рамы. Таким образом, рейки могут перемещаться относительно друг друга в продольных и поперечных плоскостях.
10. Металлическая балка рамы имеет цилиндрическую форму, является частью конструкции рамы аппарата. К ее переднему торцу крепится стальная трубка с вмонтированным подшипником рулевого управления.
11. Металлический подшипник рулевого управления вмонтирован в стальную трубку, которой заканчивается балка рамы. К внутренней части подшипника присоединена нижняя рулевая стойка, которая может свободно вращаться вокруг своей оси.
12. Металлическая вилка переднего колеса соединена с торцом нижней рулевой стойки, которая передает ей вращение. Нижними частями своих ответвлений вилка соединена с осью переднего колеса, которая проходит через подшипник переднего колеса.
13. Переднее колесо аппарата. Может быть выполнено как легкое колесо мотоцикла или мопеда и иметь спицы и обод. В случае, когда в гибридном аппарате переднее колесо выполняет также роль руля направления в воздухе, вместо спиц обод колеса соединен с подшипником с помощью сплошной (или полу-сплошной) пластины из легкого материалла.
14. Направляющие хвостового оперения представляют собой стальные штырьки, одним из своих концов прикреплены к боковым сторонам нижней рулевой стойки. На противоположных торцах стальных штырьков закреплены концы тросиков хвостового оперения.
15. Металлические тросики хвостового оперения прикреплены одними концами к торцам направляющих хвостового оперения, а другими концами соединены с направляющими руля направления (не показаны на схеме).
При эксплуатации аппарата в наземном режиме гильза переключателя управления (2) установлена в нижнее положение - обхватывает нижнюю рулевую стойку (8). Нижний подшипник переключателя управления (3) оказывается прижатым к внутренней верхней части гильзы переключателя управления (2), другой конец гильзы прикреплен через отверстие шпилькой к нижней рулевой стойке (8) Теперь крутящий момент от руля (1) передается через верхнюю рулевую стойку (5), ШРУС (7), нижнюю рулевую стойку (8), вилку переднего колеса (12) на переднее колесо (13), вызывая его поворот в нужном направлении. Когда гильза переключателя управления (2) находится в нижнем положении она не позволяет осуществлять наклоны руля (1), так как плотно охватывает нижний подшипник переключателя управления (3) и нижнюю рулевую стойку (8). Как только гильза переключателя управления (2) перемещена в верхнее положение и установлена поверх шпильки, помещенной в отверстие нижнего края верхней рулевой стойки (5), наклоны руля (1) становятся возможными, так как гильза переключателя управления (2) не фиксирует одновременно положения подшипника переключателя управления (3) и нижней рулевой стойки (8), а охватывает только два подшипника. Наклоны руля (1) передаются через направляющие рейки (4) ручке управления ротором (6), а через нее на рейки управления ротором (9). При этом возможны и повороты руля (1) вокруг оси, которые, во-первых, осуществляют повороты переднего колеса (13), которое может выполнять роль руля направления, во вторых, повороты руля (1) вызывают перемещения направляющих хвостового оперения (14), которые посредством тросиков хвостового оперения (15) вызывают перемещения руля направления.
Таким образом, полезная модель «Устройство для управления гибридным транспортным средством» позволяет, во-первых, упростить управление автожиром (так как не задействуются педали), во-вторых, оптимально (используя минимальное количество приборов) управлять гибридным устройством, способным перемещаться по земле как мотоцикл, а в воздухе как автожир.