ПЕДАЛЬНЫЙ ПРИВОД СУДНА, НАДУВНОЕ СУДНО, СПОСОБ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ НАДУВНОГО СУДНА ПО ВОДЕ И СПОСОБ УСТАНОВКИ ПРИВОДА НА НАДУВНОЕ СУДНО
VESSEL PEDAL DRIVE, INFLATABLE VESSEL, METHOD OF INFLATABLE VESSEL MOVEMENT ON WATER AND METHOD OF DRIVE MOUNTING ON INFLATABLE VESSEL

Изобретение относится к механическим двигателям, в частности к приводам мускульной силы, и предназначено для использования на плавающих суднах, в частности на надувных лодках или рафтах.
Из уровня техники известные решения, в которых мускульная сила применяется для приведения в движение лодки. Одним из таких является решение, описанное в патентном документе США US 4246861 (A), опубликованном 27.01.1981 г., из которого известно плавучее судно, такое как лодка или байдарка, которое приводится в движение тягой струи воды. Такая тяга обеспечивается клинообразным корпусом, который включает по сути гибкую пластину, расположенную под днищем судна. Педали расположены на удлинении плоской пластины. Пластина отклоняется от первоначального положения прилагаемой мускульной силой и приводится в исходное положение пружиной.
К недостаткам такого решения невозможность его использования в прибрежной мелководной зоне водоема, поскольку отклонение пластины будет ограниченным. Поэтому эффективность использования такого привода при определенных условиях является низкой.
Также из уровня техники известный патентный документ US 618555 (A), опубликованный 31.01.1899 г., который описывает деревянную лодку, педальный привод которой приводит в действие гребное колесо, размещенное по транцу. Гребное колесо выполнено с возможностью вертикально подниматься и опускаться.
Недостатком такого решения является низкая маневренность, которая предоставляется судну через установленный на нем привод.
В качестве ближайшего аналога выбран патентный документ CA 2689709 (A1), опубликованный 05.07.2011 г. Система педальной установки для средства для перевозки включает педальный блок, который включает педали, установленные на двух концах вращающегося вала привода колеса, ведомого зубчатого колеса, ориентированного под углом относительно ведущего зубчатого колеса. Ведущее зубчатое колесо и ведомое зубчатое колесо имеют оси вращения, ориентированные под углом друг к другу. Ведомое зубчатое колесо установлено с возможностью вращения на переднем конце удлиненного вращающегося вала. Система также содержит кольцевой приводной ремень между ведущим зубчатым колесом и ведомым зубчатым колесом, гибкий кабель трансмиссии, который имеет вращающийся кабель, расположенный в гибком кожухе. Кабель имеет определенную форму в части переднего конца для зацепления с соединительным отверстием, что спаривает указанную часть переднего конца кабеля на заднем конце поворотного вала. Приводной узел имеет верхний приводной и нижний приводной блоки. Верхнее зубчатое колесо установлено с возможностью вращения на первом поворотном шпинделе в верхнем приводном блоке. Кабель, имеющий определенную форму в части заднего конца, соединен с отверстием, образованным на переднем конце первого шпинделя. Нижнее зубчатое колесо установлено с возможностью вращения на приводном валу, расположенном в нижнем приводном блока. Второй кольцевой приводной ремень охватывает верхнее зубчатое колесо и нижнее зубчатое колесо.
Недостатками данного решения является отсутствие регулирования глубины погружения винта в воду, что значительно ограничивает область применения такой системы педальной установки.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствовать педальный привод надувного судна. Поставленная задача решается за счет того, что педальный привод надувного судна содержит педальный блок, сиденье, рычаг управления, киль и гребной винт, причем согласно изобретению педальный блок привода состоит из двух педалей для левой и правой ноги человека соответственно, причем левая и правая педали прикреплены с возможностью вращения к первому шатуну и второму шатуну, причем первый шатун и второй шатун закреплены соответственно на первом валу шатуна и втором валу шатуна, на валу первого шатуна закреплено первое ведущее зубчатое колесо шатуна, а на валу второго шатуна закреплено второе ведущее зубчатое колесо шатуна, причем оси вала первого шатуна и вала второго шатуна размещены на одной линии, причем каждый шатун выполнен с возможностью поворачиваться в направлении, которое противоположно направлению вращения второго шатуна, а первое ведущее зубчатое колесо и второе ведущее зубчатое колесо выполнены с возможностью возвращаться в соответствующей плоскости в направлении, противоположном направлению другого поворота зубчатого колеса, причем угол отклонения первого шатуна и второго шатуна при вращении ограничен длиной троса перемещения шатунов, где один конец троса перемещения шатунов закреплен на валу первого шатуна, второй конец троса перемещения шатунов закреплен на валу второго шатуна, а средняя часть троса перемещения шатуна перекинута через блок троса перемещения шатуна; причем педальный блок установлен на выдвижной конструкции, которая одним концом закреплена под сиденьем привода, а вторым через регулировочный механизм упирается в днище судна плоской защитной пластиной, причем плоская защитная пластина выполнена для предотвращения повреждения днища судна путем распределения веса педального блока по поверхности плоскости, которая прилегает к днищу судна; причем первое ведущее зубчатое колесо и второе ведущее зубчатое колесо выполнены с возможностью передавать крутящий момент через цепь первого шатуна и цепь второго шатуна соответственно на ведомое зубчатое колесо первого шатуна и ведомое зубчатое колесо второго шатуна, которые размещены в блоке редуктора на валу редуктора, причем первое ведомое зубчатое колесо и второе ведомое зубчатое колесо имеют храповики для обеспечения поочередной передачи крутящего момента от первого ведомого зубчатого колеса и второго ведомого зубчатого колеса через вал редуктора на шестерни редуктора; причем блок редуктора установлен под сиденьем на выдвижной конструкции, которая предназначена натягивать цепь первого шатуна и цепь второго шатуна, причем в месте крепления вала редуктора в блоке редуктора имеются продольные отверстия; причем сиденье установлено на конструкцию, перпендикулярно установленную на надувные борта судна путем жесткого закрепления через затяжное резьбовое соединение, спинка сиденья и выдвижной механизм, закрепленный к сиденью, выполнены с возможностью регулировки установки по высоте, кроме того, под сиденьем расположен шкив с присоединенным рычагом управления для управления направлением движения лодки, рычаг управления установлен со стороны сиденья, причем под сиденьем расположен шкив, который соединен с рычагом управления и тросами, где тросы идут от шкива под сиденьем к ноге с гребным винтом для изменения направления вращения гребного винта путем продвижения рычага управления вперед или назад; кроме того, блок редуктора, закрепленный под сиденьем на выдвижной конструкции, выполненный с возможностью передачи крутящего момента через гибкий вал, выполненный с возможностью вращаться в ленточной брони, что идет под сиденьем и далее через ногу привода, гребному винту; причем нога привода состоит из струбцины с резным креплением, а также вертикального шарнира для обеспечения поворота ноги привода вокруг вертикальной оси при управлении курсом лодки, и горизонтального шарнира для отбрасывания ноги привода, запорного пружинного устройства для удержания ноги под разными углами, жесткого трубчатого кожуха гибкого вала, гребного винта, а также киля для защиты винта от ударов о камни и задавания направления движения лодки.
При осуществлении изобретения выявляются его новые технические свойства, которые выражаются в следующем.
Совокупность признаков заявленного изобретения приводит к улучшению его характеристик и расширению функциональных возможностей по отношению к выявленному ближайшему уровню техники. Путем регулирования выдвижной конструкции, применения гибкого вала и регулировочного механизма достигается возможность установки педального привода на любую надувную лодку, независимо от размеров. Гибкий вал позволяет передавать крутящий момент к гребному винту при различных конструкциях транцев надувного судна и его удаленности.
Данный педальный привод имеет качающееся движение педалей, что в свою очередь не требует полного оборота на 360 градусов шатунов с зубчатым колесам, и обеспечивает максимально высокий КПД цепной передачи путем сохранения практически прямого угла положения шатуна и отсутствия мертвых точек. Это позволяет прикладывать меньше мускульной силы для придания винту судна вращательного движения. Кроме того, за счет наличия холостого хода, при котором мускульные усилия прикладываются, человек может дольше поддерживать судно в движении.
Педальный привод устанавливается на надувное судно без изменения в конструкции самого судна. Один и тот же педальный привод может применяться в различных суднах, регулироваться под человека с разным ростом и телосложением. Педальный привод обеспечивает движение судна в воде при отсутствии весел или моторизованных принадлежностей любого вида. Имея надувное судно, человек без особых навыков и осложнений примерно за 15 минут сможет установить педальный привод на него, а за счет использования мускульной силы ног человек может преодолеть намного большее расстояние, чем на веслах, и сможет проводить больше времени в плавании, не привязываясь к топливу или зарядки аккумулятора.
Педальный привод может легко складываться в компактный вид благодаря тому, что педальный привод не имеет массогабаритных цельных деталей. В компактном виде он может легко перевозиться, например, в багажнике автомобиля или переноситься вручную.
Сущность изобретения поясняется прилагаемыми чертежами, на которых изображен предпочтительный вариант воплощения изобретения. Специалист в области, к которой относится изобретение, понимает, что изображенный на чертежах вариант воплощения изобретения не является окончательным и может быть модифицирован или иметь усовершенствования. Таким образом, приведенный ниже вариант осуществления изобретения не является ограничивающим объем правовой охраны, а служит только для пояснения сути изобретения.
Многочисленные обозначения, которые далее будут применяться в тексте, являются ссылками на позиции на чертежах.
На Фигуре 1 изображен вариант общего вида педального привода при установке его на надувное судно.
На Фигуре 2 показан педальный блок, с которого поступательное движение педалей превращается во вращательное движение гибкого вала.
Педальный привод надувного судна «VeloPlav» устанавливается на любой вид и размер надувной лодки, грузоподъемность и устойчивость которой позволяет удержать на плаву сам привод, а также одного и более человека путем установки педального блока (101) с опорой на днище судна, установки сиденья (106) привода на лавочку (банку) лодки или на другую плоскость (конструкцию), перпендикулярно установленную на надувные борта судна, а также установки ноги привода (111) с гребным винтом (114) на накладной или стационарный транец данного судна, либо на другую конструкцию, которая обеспечит жесткое крепление ноги привода (111).
Данный привод состоит из трех блоков, которые соединяются между собой в единую конструкцию, цель которой передавать крутящий момент от возвратно-поступательного движения педалей (201), которые приводятся в действие от усилий ног человека, на гребной винт (114) для приведения в движение по воде надувного судна.
Педальный блок (101) привода состоит из двух педалей (201) для левой и правой ноги человека соответственно. Левая и правая педали (201) прикреплено на пальцы или штыри, которые удлиненны перпендикулярны к плоскости поворота первого шатуна и второго шатуна соответственно. Левая и правая педали вращаются на указанных штырях с целью обеспечения удобства для человека, который руководит надувным судном, передавать мускульную силу через педали для придания первому шатуну (203) и второму шатуну (204) колебательных движений соответственно, которые в свою очередь приводят к повороту вала первого шатуна (202) и вала второго шатуна (206), поскольку первый шатун (203) и второй шатун (204) закреплены соответственно на первом валу шатуна (202) и втором валу шатуна (206). Оси вала первого шатуна (202) и вала второго шатуна (206) расположены на одной линии, причем каждый шатун выполнен с возможностью поворачиваться в направлении, которое противоположно направлению вращения другого шатуна. На валу первого шатуна (202) закреплено первое ведущее зубчатое колесо шатуна (205), а на валу второго шатуна закреплено второе ведущее зубчатое колесо шатуна (207). Первое ведущее зубчатое колесо (205) и второе ведущее колесо зубчатое (207) выполнены с возможностью вращаться в соответствующей плоскости, что совпадает с плоскостью соответствующего зубчатого колеса, в направлении, противоположном направлению поворота другого зубчатого колеса. Угол отклонения первого шатуна (203) и второго шатуна (206) при вращении ограничен длиной троса перемещения шатунов (211), где один конец троса перемещения шатунов (211) закреплен на валу первого шатуна (202), второй конец троса перемещения шатунов (211) закреплен на валу второго шатуна (206), а средняя часть троса перемещения шатуна (211) перекинута через блок троса перемещения шатуна (210).
Педальный блок (101) установлен на выдвижной конструкции (104), которая одним концом закреплена под сиденьем (106) привода, а вторым через регулировочный механизм упирается в днище судна плоской защитной пластиной (103). Выдвижная конструкция (104) предназначена для регулирования положения сиденья (106) привода и в то же время обеспечивает необходимое натяжение цепи первого шатуна (102, 209) и цепи второго шатуна (102, 208). Регулировочный механизм предназначен для установки высоты относительно бортов и днища судна, на которую будет расположен педальный блок (101) во время установки педального привода на судно. Регулировка высоты установки может осуществляться путем вращения резного штыря регулировочного механизма, который вставлен в отверстие с резьбой на выдвижной конструкции (104), а нижняя часть штыря закреплена на плоской защитной пластине (103). Плоская защитная пластина (103) выполнена для предотвращения повреждения днища судна, в том числе и от повреждения дна лодки ногами, путем распределения веса педального блока (101) по поверхности плоскости, которая прилегает к днищу судна.
Механизм преобразования движений качания педалей (201) во вращательное движение вала редуктора (212) состоит из двух педалей, двух шатунов с ведущими звездочками, двух цепей (102, 208, 209), которые соединяют две пары ведомых (213, 214) и ведущих (205, 207) колес, троса для перемещения шатунов (211) и вала редуктора (212).
Первое ведущее зубчатое колесо (205) и второе ведущее зубчатое колесо (207) выполнены с возможностью передавать крутящий момент через цепь первого шатуна (209) и цепь второго шатуна (208) соответственно на ведомое зубчатое колесо первого шатуна (213) и ведомое зубчатое колесо второго шатуна (214), которые размещены в блоке редуктора (105) на валу редуктора (212), причем ведомое зубчатое колесо первого шатуна (213) и ведомое зубчатое колесо второго шатуна (214) имеют храповики для обеспечения поочередной передачи крутящего момента от первого ведомого зубчатого колеса (213) и второго ведомого зубчатого колеса (214) через вал редуктора (212) на шестерни редуктора (215). Блок редуктора (105) установлен на выдвижной конструкции (104) под сиденьем (106). Выдвижная конструкция (104) предназначена натягивать цепь первого шатуна (102, 209) и цепь второго шатуна (102, 208). В месте крепления вала редуктора (212) к площадке имеются продольные отверстия, такие, как показано на Фигурах 1 и 2, и которые позволяют осуществлять удобный и быстрый многократный монтаж и демонтаж вала редуктора (212).
Само преобразование возвратно-постепенного движения первого шатуна (203) и второго шатуна (204) во вращательное движение гибкого вала (107) происходит следующим образом. При нажатии на одну из двух педалей, например левую педаль, шатун, например первый шатун (203) с закрепленным на нем первым ведущим зубчатым колесом (205), на валу первого шатуна (202) осуществляет радиальное (качательное) движение. При этом первое ведущее зубчатое колесо (205) проворачивается примерно на 90 градусов в прямом направлении, например по часовой стрелке. Цепь первого шатуна (209), установленная между первым ведущим зубчатым колесом (205) и ведомым зубчатым колесом первого шатуна (213) на валу редуктора (212), перемещаясь, придает радиальное движение ведомому колесу первого шатуна (213) и натягивает трос перемещения шатунов (211), что вызывает движение вала второго шатуна (206) против часовой стрелки. В свою очередь в механизме ведомого колеса первого шатуна (213) встроен храповик, который при повороте ведомого колеса первого шатуна (213) в прямом направлении, например по часовой стрелке, цепляет между собой зубцы и придает вращение валу редуктора (212) примерно на 180 градусов. При этом второй шатун (204) с закрепленным на нем ведущим колесом второго шатуна (207) осуществляет противоположное радиальное движение по отношению к первому шатуну (203), так как между шатунами натянут трос для перемещения шатунов (211). Через блок троса перемещения шатунов (210) данный трос тянет второй шатун (204) в обратную сторону по отношению к первому шатуну (203), что в свою очередь придает ведущему колесу второго шатуна (207) обратное движение (например, против часовой стрелки), примерно на 90 градусов. Цепь второго шатуна (208), натягивая ведомое колесо второго шатуна (214), также придает ей возвратное движение. При этом возвратное вращение ведомого зубчатого колеса второго шатуна (207) приводит к разобщению зубов его храповика, что не позволяет ему вращать вал редуктора (212), на котором он установлен. Таким образом, два ведомых зубчатых колеса (213, 214), установленных на одном валу редуктора (212), за счет храпового механизма могут придавать валу редуктора (212) вращательное движение только в одном направлении, а в противоположном направлении зубы храповика выходят из зацепления, и вращение зубчатого колеса никак не влияет на вал редуктора (212), и при стабильных поочередных нажатиях на педали (201) только один из шатунов вводит в зацепление шестерни храповика, второй же, двигаясь в противоположном направлении за счет троса перемещения шатунов (211), придает своему ведомому зубчатому колесу холостое, проскользающее движение, которое не влияет на вал редуктора (212), и поэтому вал редуктора (212) стабильно вращается в одном направлении.
Сиденье (106) устанавливается на конструкцию, перпендикулярно установленную на надувные борта судна путем жесткого закрепления за затяжное резьбовое соединение. Форма сиденья показана на Фигуре 1, предоставлена для наглядного объяснения и не ограничивает объем правовой охраны. Спинка сиденья и выдвижной механизм, закрепленный к сиденью, выполнены с возможностью регулировки установки по высоте и по углу наклона. Под сиденьем расположен шкив с присоединенным рычагом управления (108) для управления направлением движением судна. Рычаг управления (108) установлен со стороны сиденья (106), причем под сиденьем (106) расположен шкив, который соединен с рычагом управления и тросами, где тросы идут от шкива под сиденьем к ноге привода (111) с гребным винтом (114) для изменения направления вращения гребного винта (114) путем продвижения рычага управления (108) вперед или назад.
Блок редуктора (105) закреплен под сиденьем (106) на выдвижной конструкции (104), выполнен с возможностью передачи крутящего момента через вращающиеся шестерни редуктора (215) к гибкому валу (107), например, путем передачи крутящего момента зубчатой передачей. Гибкий вал (107) вращается в ленточной брони, которая предотвращает перекручиванию, разрыву и другим видам повреждения гибкого вала, которые приводят к невозможности передачи крутящего момента гребному винту (114). Гибкий вал (107) получает крутящий момент от шестерен редуктора (215), размещенных в блоке редуктора (105), и простирается из-под сиденья (106) далее через ногу привода (111). Конец гибкого вала (107), что выходит из трубчатого кожуха гибкого вала (112), соединяется с гребным винтом (114), который вращается вместе с гибким валом (107).
Нога повода (111) состоит из струбцины (108) с резным креплением, а также вертикального шарнира для обеспечения поворота ноги приводу (111) вокруг вертикальной оси при управлении курсом судна, и горизонтального шарнира для отбрасывания ноги привода (111), запорного пружинного устройства для удержания ноги под разными углами, жесткого трубчатого кожуха гибкого вала (112), гребного винта (114), а также киля (113) для защиты винта от ударов о камни и для задания направления движения лодки. Наличие шарниров и пружинного запорного механизма позволяют корректировать глубину опускания винта в воду, изменение угла ноги и увеличивать маневренность судна.
Установленный на судно педальный привод предназначен для приведения в движение судна по водной глади. Предпочтительно использовать надувное, например ПВХ, резиновое, созданное из других материалов судно, для установки на нем педального привода. Однако педальный привод может также применяться с судном, выполненным из другого материала, например дерева, металла и т.п., если при этом будет обеспечиваться надлежащее закрепление элементов педального привода. В судне человек может удобно сесть на сиденье, откинуться на спинку, отрегулировать выдвижной механизм под длину своих ног, путем нажатия ног на педали предоставить им колебательные движения. Колебательные движения через зубчатые колеса передают цепями возвратно-поступательные движения в противоположных направлениях. Так как ведомые зубчатые колеса первого и второго шатуна имеют кассетные трещотки (храповики), вал редуктора вертится в одном направлении. Через шестерни редуктора передается большее передаточное число оборотов гибкому валу, который в свою очередь, вращаясь в гибкой ленточной брони и проходя через жесткий трубчатый кожух ноги редуктора, предоставляет вращательные движения гребному винту, каждая лопасть которого захватывает массу воды из потока, что набегает и отбрасывает ее назад, придавая ей дополнительную осевую и радиальную скорость. Сила реакции этой воды, что отбрасывается, заставляет лодку двигаться вперед.