КОЛЕСО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
VEHICLE WHEEL

Относится к транспорту. Может использоваться в конструкциях различных объектов, имеющих опору на колеса, таких как велосипеды, мотоциклы, автомобили и самолеты.
Широко применяемые в настоящее время колеса с пневматическими шинами имеют приемлемую мягкость контакта с дорожным полотном, но обладают таким существенным недостатком, как высокий риск аварийной ситуации в случае прокола. Для кардинального решения данной проблемы было предложено множество вариантов ненадувных шин, в которых упругие свойства воздуха имитируются механическими средствами. Одним из направлений замены пневматики является использование замысловатых конструкций из материалов с упругими свойствами резины [1-5], имеющих неоправданно большой вес и сложность изготовления. Кроме того, они не могут повторить амортизирующие свойства надувных шин.
В качестве прототипа выбран вариант, у которого в полости между ободом и шиной расположена комбинация упругих шаров различного диаметра [6]. Кроме большого веса к недостаткам данного технического решения можно отнести неизбежные вибрации при движении колеса по дороге из-за различия упругих свойств шаров разного диаметра.
Задачей настоящего изобретения было создание простой конструкции из материала с упругостью резины, не имитирующей свойства надувных шин, а обеспечивающей плавное обтекание мелких неровностей на дороге.
Самым удачным решением оказалась сетка из поперечных перегородок, помещенная в занятой воздухом при атмосферном давлении опоясывающей обод кольцевой полости шины так, чтобы линейные стыки между перегородками были ориентированы радиально.
Идея заявленного технического решения состоит в том, что подобные конструкции, как известно, обладают большой устойчивостью к поперечному сжатию даже при малой толщине и невысокой прочности перегородок. С другой стороны, небольшие неровности на дороге должны «проваливаться» между перегородками или плавно ими обтекаться по причине мягкости материала, из которого они сделаны.
Один из вариантов исполнения показан на фиг.1, где в пространстве, ограниченном ободом 1 и шиной 2, расположена сетка из поперечных перегородок 3, у которой ячейки между перегородками имеют в плане вид как у пчелиных сот, а стыки 4 направлены по радиусу колеса. Разумеется, возможны и другие формы ячеек.
2
Для экспериментальной проверки этих предположении был изготовлен небольшой макет колеса с рисунком перегородок, как показано на фиг.2. Для них была взята мягкая резина толщиной 1 мм. Конструкция показала феноменальную устойчивость к прогибу на ровной площадке при нагрузке 1 кг, что для площади пятна контакта примерно 2 см эквивалентно давлению 0,5 атм. Этот факт проиллюстрирован фотографией, приведенной на фиг.3. Затем при той же нагрузке было промоделировано наезжание (или съезжание) на возвышение (фиг.4) и преодоление небольшого полукруглого валика (фиг.5). Хорошо видно, что на эти препятствия конструкция реагирует точно так же, как надувная шина.
Техническим результатом изобретения является высокая плавность хода на мелких неровностях при малом весе, простоте и надежности конструкции.
Источники информации
1. Патент США №3952786 от 27.04.1976.
2. Патент США №4287927 от 08.09.1981.
3. Европейский патент №0399383 от 22.05.1989.
4. Патент США №4945962 от 07.08.1990.
5. Патент США №5460213 от 24.10.1995.
6. Патент РФ №2390427 от 16.01.2007.