ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО "ГРАВИХОД"
TRANSPORT FACILITY "GRAVITY-DRIVEN VEHICLE"

Изобретение относится к динамическим системам и может быть использовано как транспортное средство для перемещения пассажиров или грузов вдоль опорной поверхности.
Для оценки новизны и технического уровня первого независимого объекта заявленного технического решения рассмотрим ряд известных заявителю технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с заявленным изобретением признаков.
Известно транспортное средство, содержащее раму и инерцоидный привод, взаимодействующий с ведущими колесами, причем инерцоидный привод выполнен из блока двигателей, роторы которых кинематически связаны между собой посредством шестерен с дебалансами, см. Р.И.Букин-Романов, Транспортное средство, авт. свид. СССР 589150, МПК B62D 57/00, B60K 9/04, 1979 г.
Данное устройство имеет недостатки, заключающиеся в сложности инерционного привода и малой средней скорости передвижения за один цикл.
Известен также инерцоид, содержащий тележку, опирающуюся на четыре колеса, на которой расположен двигатель и два рычага с грузами на концах, колеблющимися относительно оси движения и оси инерцоида, причем шарнирно-рычажные механизмы, приводящие рычаги с грузами в колебания, состоят из тормозной колодки, упора, пружины тормоза и тормозного кулачка, см. В.Н.Толчин, Инерцоид, Пермь, Пермское книжное издательство, 1977 г.
Данное устройство также имеет недостатки, заключающиеся в том, что шарнирно-рычажный механизм сложен, а также в том, что использование пружины тормоза предполагает, что каждый раз после определенного периода работы надо подбирать натяжение пружины, так как со временем сказывается усталость металла, из которого сделана пружина. Указанное снижает среднюю скорость передвижения.
Известен инерционно-импульсный движитель, содержащий корпус, дебалансы, закрепленные на одних концах подвижных штанг, размещенных в радиальных направляющих, связанных с приводным валом, установленным в корпусе, при этом дебалансы снабжены элементами качения, взаимодействующими с дугообразными с уступом копирами, дуга которых эксцентрична относительно оси вращения вала, на штангах между дебалансами и направляющими установлены пружины сжатия, кроме того, на других концах штанг установлены противовесы, сбалансированные с массой дебаланса при нахождении противовеса в зоне вершины эксцентриситета дуги копира, корпус снабжен расположенными снаружи сверху и снизу поворотными центрами для установки его на транспортном средстве с возможностью поворота для изменения направления тяги, см. патент РФ №2051832.
Известен инерцоид, содержащий шасси, опирающееся на четыре колеса, на котором расположен двигатель и два рычага с грузами на концах, колеблющимися относительно оси движения и оси инерцоида, в качестве шарнирно-рычажных механизмов использованы два четырехзвенных шарнирно-рычажных механизма Чебышева, которые соединены с двигателем так, чтобы ведомые звенья - рычаги с грузами на концах - колебались синхронно, причем угол колебаний установлен 115-125 градусов, а грузы выполнены в виде шара, см. патент РФ №2184045.
Данное решение характеризуется сложностью конструкции, наличием ограничений по весу перемещаемого груза и характеру опорной поверхности, что обусловливает ограниченную область его применения.
Известно транспортное средство, включающее шасси с укрепленными на нем опорами, которое характеризуется тем, что опоры установлены по разные стороны от центра тяжести шасси, укрепленного на опорах шарнирно с возможностью поворота вокруг каждой из них, при этом шасси снабжено грузовой кабиной, укрепленной в районе центра масс транспортного средства шарнирно относительно шасси с возможностью сохранения вертикального положения при любом положении шасси, кроме того, опоры снабжены механизмами, обеспечивающими возможность изменения их длины, причем длина опоры, длина шасси и высота грузовой кабины выбраны из условия, что максимально возможное расстояние от опорной поверхности до точки соединения опоры с шасси превышает длину шасси и высоту грузовой кабины, см. патент РФ №2278053. Недостатками данного технического решения являются трудности с обеспечением прямолинейности, плавности и устойчивости движения грузовой кабины при изменении высоты опор.
Известно транспортное средство, включающее шасси с укрепленными на нем опорами, которые установлены по разные стороны от центра тяжести шасси, укрепленного на опорах посредством подшипников вращения с возможностью поворота вокруг каждой из них, при этом шасси снабжено грузовой кабиной, шарнирно укрепленной на нем с возможностью сохранения вертикального положения при любом положении шасси, кроме того, опоры снабжены механизмами, обеспечивающими возможность изменения их длины, характеризуется тем, что последние выполнены в виде управляемых домкратов, причем каждая опора разделена на две части, соединенные между собой посредством подшипника вращения, при этом нижняя часть опоры снабжена управляемым домкратом, расположенным вблизи ее опорной части, а верхняя часть опоры снабжена управляемым домкратом, расположенным вблизи ее соединения с шасси, при этом шасси выполнено из двух частей, соединенных между собой и с грузовой камерой посредством комбинированного подшипника вращения, и снабжено двумя управляемыми домкратами, размещенными по разные стороны от комбинированного подшипника вращения вблизи него, кроме того, транспортное средство снабжено блоком управления, выходы которого соединены с управляющими входами исполнительных механизмов управляемых домкратов и комбинированного подшипника вращения, см. патент РФ №2369514. В этом решении части опор, контактирующие с поверхностью земли, могут быть снабжены выдвижными подшипниками вращения или выдвижными гусеничными траками.
Данное решение выбрано в качестве прототипа изобретения.
В основу настоящего изобретения положено решение задачи создания транспортного средства, обеспечивающего прямолинейное, плавное и устойчивое движение грузовой кабины с использованием в основном сил гравитации.
Сущность заявляемого изобретения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше обеспечиваемого изобретением технического результата.
Транспортное средство, включающее грузовую кабину, установленную на основании, снабженном укрепленными на нем опорами на поверхность земли, которые установлены по разные стороны от центра тяжести основания, характеризуется тем, что опоры выполнены в виде двух блоков, каждый из которых выполнен в виде пары сочлененных между собой ног U-образной форм, имеющих две вертикальные стойки, связанные горизонтальной, опирающейся на поверхность земли, перекладиной, при этом верхние свободные концы вертикальных стоек ног одного блока шарнирно соединены между собой коромыслами, центры которых шарнирно укреплены на основании по разные его боковые стороны, причем все вертикальные стойки всех ног выполнены с возможностью изменения своей длины, кроме того, вертикальные стойки и/или перекладины всех ног выполнены с возможностью изменения своей формы под воздействием силы тяжести грузовой кабины в процессе движения транспортного средства, достаточной для обеспечения возможности прохождения не находящихся в опорном положении ног и связанного с ними конца коромысла между находящимися в опорном положении ногами с измененной формой.
В этом заключается совокупность существенных признаков первого независимого объекта изобретения, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Кроме того, заявленное устройство характеризуется наличием ряда факультативных признаков, а именно:
- вертикальные стойки всех ног выполнены из нескольких частей, укрепленных с возможностью перемещения относительно друг друга и изменения общей длины вертикальной стойки;
- вертикальные стойки снабжены управляемыми домкратами, осуществляющими перемещение частей вертикальных стоек относительно друг друга;
- вертикальные стойки ног снабжены упругими вставками, обеспечивающими изменение формы стоек в процессе движения транспортного средства;
- горизонтальные перекладины ног снабжены упругими вставками, обеспечивающими изменение их формы в процессе движения транспортного средства;
- горизонтальные перекладины ног снабжены гусеничными приводами, обеспечивающими передвижение транспортного средства перпендикулярно направлению основного движения;
- коромысла снабжены средствами для изменения их длины.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид сбоку заявленного транспортного средства без грузовой кабины, на фиг.2 - то же, вид спереди, на фиг.3 - то же, вид сверху, на фиг.4 - кинематическая схема одного из блоков заявленного транспортного средства в увеличенном размере, на фиг.5а-5е - условные схемы поэтапного перемещения ног одного блока заявленного транспортного средства в процессе его перемещения, на фиг.6 - вид спереди на положение ног в момент их перемещения, соответствующий их положению на фиг.5б, на фиг.7 - то же, вид сверху, на фиг.8 - вид спереди на положение ног в момент их перемещения, соответствующий их положению на фиг.5г, на фиг.9 - вид сбоку на согласованную работу пары ног одного блока в момент прохождения одной ноги сквозь расширенную и удлиненную другую ногу, находящуюся в этот момент в опорном положении.
Транспортное средство включает грузовую кабину (на чертежах условно не показана) с укрепленными на ней опорами на поверхность земли, которые установлены по разные стороны от центра тяжести грузовой кабины. Опоры выполнены в виде двух блоков, каждый из которых выполнен в виде пары сочлененных между собой ног U-образной формы, имеющих две вертикальные стойки 1, связанные горизонтальной, опирающейся на поверхность земли, перекладиной 2. Верхние свободные концы вертикальных стоек 1 ног одного блока шарнирно соединены между собой коромыслами 3, которые, в свою очередь, шарнирно прикреплены к основанию 4 транспортного средства по разные его боковые стороны. Все вертикальные стойки 1 всех ног выполнены с возможностью изменения своей длины, кроме того, вертикальные стойки 1 и/или перекладины 2 всех ног выполнены с возможностью изменения своей формы под воздействием силы тяжести грузовой кабины в процессе движения транспортного средства, достаточной для обеспечения возможности прохождения не находящихся в опорном положении ног и связанного с ними конца коромысла 3 между находящимися в опорном положении ногами с измененной формой.
Для этого вертикальные стойки 1 всех ног могут быть выполнены из нескольких частей, укрепленных с возможностью перемещения относительно друг друга и изменения общей длины вертикальной стойки либо снабжены управляемыми домкратами, осуществляющими перемещение частей вертикальных стоек относительно друг друга. Вертикальные стойки 1 ног снабжены упругими вставками, обеспечивающими изменение формы стоек в процессе движения транспортного средства. Горизонтальные перекладины 2 ног снабжены упругими вставками, обеспечивающими изменение их формы в процессе движения транспортного средства. Горизонтальные перекладины 2 ног снабжены гусеничными приводами, обеспечивающими передвижение транспортного средства перпендикулярно направлению основного движения.
Заявленное транспортное средство работает следующим образом.
В начале движения транспортного средства посредством программируемых шаговых двигателей каждая вертикальная опора 1 наклоняется до того момента, когда проекция центра тяжести транспортного средства не совпадет с точкой опоры перекладины 2 на землю. После этого транспортное средство движется за счет силы тяжести. Его основание и установленная на нем грузовая кабина как бы падают вперед по направлению движения, вращаясь вокруг точки опоры, одновременно с этим происходит увеличение длины вертикальных стоек 1 ног, находящихся в опорном положении, сохраняя высоту центра тяжести транспортного средства. Длина других вертикальных стоек 1 ног уменьшается, они переходят в безопорное положение и перемещаются вместе с коромыслом 3, которое вращается вокруг своего закрепленного на основании 4 центра. В этом время весь вес транспортного средства воспринимается вертикальными стойками 1 ног, находящихся в опорном положении, при этом нагрузка на них увеличивается в два раза, что приводит к изменению их формы за счет упругих вставок. Эти ноги изменяют свою форму (расширяются) так, что другие ноги этого же блока и связанные с ними концы коромысел 3, не претерпевшие никаких изменений, свободно проходят между ними и оказываются впереди опорных ног по ходу движения. Затем вертикальные стойки 1 безопорных ног увеличивают свою длину и переходят в опорное положение, после чего транспортное средство, продолжая двигаться по инерции, начинает следующий аналогичный цикл движения.
Заявленное транспортное средство позволяет осуществлять устойчивое движение по дорогам любого качества, поскольку во время каждого цикла движения точка опоры одной пары ног на поверхность земли остается неизменной, а постоянные согласованные по времени изменения длин вертикальных стоек ног обеспечивают перемещение центра тяжести грузовой кабины по горизонтали.
Заявленное транспортное средство имеет сравнительно простую конструкцию и для своего движения требует незначительных затрат электрической энергии на работу механизмов изменения длин вертикальных стоек ног и длин коромысел, которую можно получить от дизель-генератора.