ШАГАЮЩЕЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО

Полезная модель относится к шагающим транспортным средствам и может быть использована для снижения энергозатрат и динамических нагрузок с одновременным увеличением скорости перемещения.
Известно шагающее транспортное средство по патенту на изобретение №2003565, МПК B92D 57/032, опубл. 30.11.1993, которое содержит опорный корпус с кронштейнами, на которых установлены направляющие, кинематически связанные с приводом поворота для двух передних и двух задних движителей, выполненных в виде телескопических стоек, расположенных в каретках соединенных трансмиссией с силовым приводом, а каретки с телескопическими стойками закреплены на лежащей в горизонтальной плоскости бесконечной цепи, охватывающей звездочки на ведущем и ведомом валах, причем ведущие валы передней пары и задней пары движителей соединены между собой мостами с симметричными дифференциалами, входные валы которых соединены с выходными валами симметричного дифференциала трансмиссии, который связан с приводом.
Недостатком указанной конструкции является наличие кинематической связи между движущимися элементами движителей, которая не позволяет изменять параметры шагового цикла, что затрудняет маневрирование при перемещении по неровной поверхности и увеличивает энергозатраты при движении, не позволяя увеличивать скорость.
Известно многоопорное шагающее транспортное средство по авторскому свидетельству №821282, МПК B92D 57/032, опубл. 15.04.1981, содержащее побортно расположенные ортогональные шагающие опоры, горизонтальные направляющие, кинематически связанные с приводом поворота и установленные с возможностью поворота вокруг вертикальных осей.
Недостатком этого технического решения является наличие восьми опор, не позволяющее осуществить кинематически точный поворот вследствие того, что число наложенных связей (управлений) не соответствует числу степеней свободы при плоском движении корпуса транспортного средства из-за постоянства скоростей побортно расположенных движителей. Это приводит к возникновению явления проскальзывания опор механизмов шагания по грунту, что увеличивает энергозатраты и ограничивает маневренность транспортного средства.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является известное шагающее транспортное средство по патенту на изобретение №2495780, МПК B92D 57/032, опубл. 20.10.2013, содержащее корпус, по бортам которого установлены с возможностью поворота вокруг вертикальных осей и снабжены отдельными приводами поворота два передних и два задних кронштейна, на каждом из которых смонтированы параллельные, соединенные между собой направляющие для двух телескопических стоек с отдельными электромеханическими приводами горизонтальных и вертикальных перемещений.
Недостатком указанной конструкции является, вследствие параллельного расположения направляющих телескопических стоек, необходимость ускоренного переноса не находящихся в опоре телескопических стоек за счет работы приводов горизонтального перемещения и отсутствие возможности их уравновешивания относительно вертикальных осей поворачивающихся кронштейнов, что приводит к существенному повышению динамических нагрузок. Необходимость применять привод горизонтального перемещения со скоростными характеристиками, соответствующими максимальной скорости переноса не находящихся в опоре телескопических стоек, а не скорости движения корпуса, приводит к существенному повышению энергозатрат, динамических нагрузок и снижению скорости движения корпуса.
Техническим результатом заявленной конструкции шагающего транспортного средства является снижение энергозатрат и динамических нагрузок при одновременном повышении скорости перемещения.
Указанный технический результат достигается тем, что в шагающем транспортном средстве, содержащем корпус, по бортам которого расположены два передних и два задних кронштейна, установленных с возможностью поворота отдельными приводами вокруг вертикальных осей и соединенных с горизонтальными направляющими, на которых установлены каретки с телескопическими опорными стойками, снабженными отдельными электромеханическими приводами горизонтальных и вертикальных перемещений, на каждом из кронштейнов жестко закреплены три направляющие для приводов горизонтальных перемещений, оси которых пересекаются и расположены в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси поворота кронштейна. Кроме того, привод поворота каждого из кронштейнов выполнен с возможностью полного поворота относительно корпуса.
Установка трех направляющих для приводов горизонтальных перемещений позволяет реализовать процесс шагания без ускоренного переноса не находящихся в опоре телескопических стоек, тем самым уменьшая динамические нагрузки и, как следствие, энергозатраты, что позволяет одновременно повысить скорость движения корпуса при использовании приводов горизонтального перемещения с такими же характеристиками.
Пересекающееся расположение направляющих для приводов горизонтального перемещения обеспечивает уравновешивание направляющих и расположенных на них частей конструкции относительно вертикальных осей поворачивающихся кронштейнов, что позволяет снизить энергозатраты на разгон и торможение.
Выполнение привода поворота кронштейна с возможностью полного поворота относительно корпуса позволяет реализовать любые программные
законы плоского движения корпуса, тем самым обеспечивая идеальную маневренность шагающего транспортного средства.
На фиг. 1 - показано шагающее транспортное средство; на фиг. 2 -показан один из кронштейнов с жестко закрепленными на нем направляющими в момент взаимодействия опоры с поверхностью.
Шагающее транспортное средство (фиг. 1) содержит корпус 1, по бортам которого расположены два передних и два задних кронштейна 2. Каждый из кронштейнов 2 установлен на корпусе 1 с возможностью полного поворота отдельными электромеханическими приводами поворота 3 вокруг вертикальных осей 4, перпендикулярных плоскости корпуса 1. Каждый из кронштейнов 2 жестко соединен с горизонтальными направляющими 5 в количестве N=3, на каждой из которых установлены каретки 6 с телескопическими опорными стойками 7. Каретки 6 снабжены отдельными электромеханическими приводами горизонтальных перемещений 8. Телескопические опорные стойки 7 снабжены отдельными электромеханическими приводами вертикальных перемещений 9. На телескопических опорных стойках 7 шарнирно закреплены опоры 10 для взаимодействия с опорной поверхностью (фиг. 2). Каждый из электромеханических приводов поворота 3, горизонтального перемещения 8 и вертикального перемещения 9 подключены к автономному источнику электропитания 11 и управляются посредством сигналов с блока управления 12 (фиг. 1), расположенных на корпусе 1. На каждом из кронштейнов 2 жестко закреплены три горизонтальные направляющие 5 для приводов горизонтальных перемещений 8, расположенных в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси 4 таким образом, что продольные оси 13 приводов горизонтального перемещения 8 пересекаются в центре, находящемся на вертикальной оси 4, а образованные продольными осями 13 углы имеют равное значение.
Движение шагающего транспортного средства осуществляется посредством согласованной блоком управления 12 работы приводов
поворота 4 каждого из кронштейнов 2, приводов горизонтальных перемещений 8 каретки 6 и приводов вертикальных перемещений 9 телескопической опорной стойки 7, находящейся в контакте с поверхностью посредством опоры 10.
Принцип движения шагающего транспортного средства основан на взаимодействии с опорной поверхностью (фиг. 2) только одной из N опор 10 телескопических опорных стоек 7. Начало взаимодействия опоры 10 с опорной поверхностью происходит в момент времени, когда угол между направлением движения оси 4 поворота кронштейна 2 и продольной осью 13 привода горизонтального перемещения 8 находящегося в опоре механизма шагания равен π/2N. С этого момента времени остальные опоры 10 находятся в переносе. Законы согласованной работы каждого привода горизонтального перемещения 8 каждой находящейся в контакте с грунтом опоры 10 телескопической опорной стойки 7 и каждого привода поворота 3 кронштейна 2 генерируются блоком управления 12 по заданным параметрам движения корпуса 1.
Уравновешивание относительно корпуса достигается за счет равномерного расположения горизонтальных направляющих 5 в плоскости, перпендикулярной оси поворота 4, и согласованного режима управления приводами горизонтального перемещения 8, при котором находящиеся в переносе опоры 10 телескопических опорных стоек 7 перемещаются вместе с кареткой 6 посредством привода горизонтального перемещения 8 согласованно с перемещением каретки 6 с телескопической опорной стойкой 7 опоры 10, находящейся в контакте с поверхностью. Инерционные составляющие динамических нагрузок на механизмы уменьшаются, что приводит к снижению энергозатрат, требуемых для работы приводов и позволяет достичь более высоких скоростей движения.