Устройство для передвижения транспортного средства как по суше, так и по воде
DEVICE FOR VEHICLE MOVEMENT BOTH ON LAND AND ON WATER

Область техники.
Изобретение относится к транспортным средствам, способным передвигаться как по суше, так и по воде. Устройство предназначено для использования вместе с колесным транспортным средством, у которого ведущие колеса являются одновременно управляемыми (поворотными), например с переднеприводными автомобилями.
Предшествующий уровень техники.
Известно устройство для передвижения автомобиля по воде, патент РФ №91029 на полезную модель, МПК B60F 3/00 (2006.01), 2010. Как и в заявляемом техническом решении, указанный аналог содержит поплавки-понтоны, имеющие движительный привод (трансмиссию), гребной винт, каркас (раму), поворотный привод, фиксатор движения автомобиля по поплавкам-понтонам, устройства передачи вращательного и поворотного движения колес автомобиля, гусеничный ход и/или колеса. Также указанный аналог содержит руль, каждый из поплавков-понтонов имеет лунки для передних и задних колес автомобиля.
Недостатком указанного аналога является невозможность его использования в комплекте с транспортным средством, ведущие колеса которого также являются и поворотными, например с переднеприводным автомобилем.
Раскрытие заявляемого технического решения.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание устройства для переднеприводного автомобиля, позволяющего перемещаться как по суше, так и по воде.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым техническим решением, является упрощение конструкции и обеспечение одновременного ходового привода и рулевого управления заявленного устройства от одного колеса автомобиля.
Сущность заявленного технического решения состоит в том, что устройство для передвижения транспортного средства как по суше, так и по воде, содержит два поплавка и две трансмиссии с сухопутным и водяным движителями. Отличается тем, что каждая трансмиссия закреплена на своей раме, установленной с возможностью поворота относительно поплавков вокруг вертикальной оси. На каждой раме трансмиссии закреплены сухопутный и водяной движители так, что направление векторов тяги этих движителей относительно рамы трансмиссии постоянно.
Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения, обеспечивающих достижение заявленного технического результата. При этом упрощение конструкции достигается благодаря снижению количества необходимых механизмов-связей заявленного устройства с транспортным средством, в паре с которым оно эксплуатируется.
В частных случаях допустимо выполнять техническое решение следующим образом.
Каждая трансмиссия может быть выполнена в виде двух параллельных валков, один из которых соединен цепной передачей с сухопутным движителем, а другой соединен цепной передачей с водяным движителем. При этом соединенные с водяными движителями валки двух трансмиссий целесообразно также соединять между собой с обеспечением равных угловых скоростей их вращения. Это соединение может быть выполнено в виде спаренной карданной передачи или передачи с двумя шарнирами равных угловых скоростей с выполнением промежуточного вала телескопическим с шлицевым соединением его частей, либо в виде гибкой передачи. Соединенные с сухопутными движителями валки двух трансмиссий также млгут быть соединены между собой с обеспечением равных угловых скоростей их вращения.
Каждая трансмиссия может быть выполнена в виде двух вращающихся на параллельных осях шестерен, установленных с возможностью соединения цепной передачей с колесом транспортного средства. При этом соосно с одной из шестерен установлена шестерня, которая соединена цепной передачей с сухопутным движителем, а соосно с другой шестерней установлена шестерня, которая соединена цепной передачей с водяным движителем. Рамы трансмиссий снабжены тягами, выполненными с возможностью соединения с рулевым управлением транспортного средства. Соединенные с водяными движителями валки двух трансмиссий целесообразно соединять между собой с обеспечением равных угловых скоростей их вращения. Это соединение может быть выполнено в виде спаренной карданной передачи или передачи с двумя шарнирами равных угловых скоростей с выполнением промежуточного вала телескопическим с шлицевым соединением его частей, либо в виде гибкой передачи. Соединенные с сухопутными движителями валки двух трансмиссий также могут быть соединены между собой с обеспечением равных угловых скоростей их вращения.
Сухопутный движитель может быть выполнен в виде колеса или гусеничного движителя, а водяной движитель может быть выполнен в виде гребного винта или водометного движителя.
Поплавки допустимо выполнять металлическими полыми герметичными и соединенными между собой с возможностью изменения расстояния между поплавками. При этом поплавки снабжены в передней части сквозными вертикальными отверстиями, в которых размещены рамы трансмиссий.
Поплавки могут быть выполнены из пенополиуретана и жестко закреплены снизу на раме заявленного устройства, на которой с возможностью поворота вокруг вертикальной оси установлены рамы трансмиссий.
Краткое описание чертежей.
На фиг. 1 показана схема заявленного устройства, вид сверху, на фиг. 2 - схема использования заявленного устройства, вид сбоку, на фиг. 3 - схема правой трансмиссии с движителями, вид сбоку, на фиг. 4 - схема правой трансмиссии с движителями, вид сзади.
Перечень ссылочных обозначений:
1 - поплавки;
2 - соединение поплавков;
3 - трансмиссия;
4 - отверстие в поплавке;
5 - ось поворота трансмиссии;
6 - рама трансмиссии;
7 - валок;
8 - ведущее и управляемое колесо автомобиля;
9 - шестерня валка;
10 - цепная передача привода сухопутного движителя;
11 - шестерня привода сухопутного движителя;
12 - сухопутный движитель;
13 - ось колеса (сухопутного движителя);
14 - цепная передача привода водяного движителя;
15 - шестерня привода водяного движителя;
16 - водяной движитель;
17 - соединение задних валков;
18 - соединение передних валков;
19 - съезд;
20 - колесо-тележка;
21 - перекладина.
Осуществление технического решения
Устройство для передвижения транспортного средства как по суше, так и по воде, содержит два расположенных рядом и соединенных друг с другом поплавка-понтона 1 (фиг. 1, 2). Каждый поплавок предназначен для размещения на нем одного ряда колес автомобиля (правого или левого). Соединение 2 поплавков друг с другом выполнено с возможностью изменения расстояния между поплавками.
В передней части каждый поплавок снабжен трансмиссией 3 и движителями заявленного устройства, закрепленными в вертикальном сквозном отверстии 4 поплавка с возможностью поворота вокруг вертикальной оси 5. Все узлы трансмиссии и движители закреплены на раме трансмиссии 6 (фиг. 3), которая, в свою очередь, закреплена на поплавках 1 или на раме заявленного устройства с возможностью поворота.
Трансмиссия 3 имеет следующую конструкцию (фиг. 3, 4).
Два валка 7 трансмиссии закреплены на раме 6 трансмиссии так, что их оси параллельны и лежат в горизонтальной плоскости. Валки 7 предназначены для зацепления с ведущими колесами 8 автомобиля при использовании заявленного устройства (фиг. 2). Расстояние между валками 7, их диаметр и покрытие поверхности выбирается такими, чтобы обеспечить максимальную эффективность передачи энергии вращения ведущих колес автомобиля на трансмиссию заявленного устройства. Валки 7 могут быть установлены на раме 6 трансмиссии так, что расстояние между валками 7 может изменяться (регулироваться) в зависимости от типа используемого в комплекте с заявленным устройством автомобиля. Каждый валок 7 может перемещаться вдоль своей оси и фиксироваться в разном положении относительно этой оси (с возможностью вращения вокруг этой оси).
Каждый валок 7 снабжен шестерней 9.
Передний валок каждой трансмиссии соединен цепной передачей 10 с шестерней 11 привода сухопутного движителя 12. Таким движителем 12 может быть колесо или гусеничный движитель. Ось 13 колеса (или ведущего катка, или звездочки гусеничного привода) жестко соединена с рамой трансмиссии 6 и параллельна осям валков 7. Предпочтительно колесо (или ведущий каток или звездочку гусеничного привода) размещать как можно ближе к оси 5 вращения рамы трансмиссии.
Задний валок каждой трансмиссии соединен цепной передачей 14 с шестерней 15 привода водяного движителя 16. Таким движителем 16 может быть гребной винт или водометный движитель. Водяной движитель 16 закреплен на раме трансмиссии 6 так, чтобы направление движения было перпендикулярно осям валков 7. Предпочтительно водяной движитель 16 закреплять так, чтобы он был расположен симметрично относительно плоскости, перпендикулярной осям валков 7 и проходящей через вертикальную ось 5 поворота трансмиссии.
Таким образом, движители (12, 16) закреплены на раме 6 трансмиссии так, что направление их вектора тяги постоянно относительно этой рамы.
Задние валки выполнены с возможностью стопорения с помощью стопорных пальцев (не показано). Это обеспечивает возможность самостоятельного выезда транспортного средства из пространства между валками 7 при съезде транспортного средства с заявленного устройства.
Задние валки 7 трансмиссий, установленных в соседних поплавках, соединены друг с другом для обеспечения равных угловых скоростей вращения валков. Указанное соединение 17 (фиг. 1) может быть выполнено в виде одной из следующих конструкций:
- в виде спаренной карданной передачи с выполнением промежуточного вала телескопическим с шлицевым соединением его частей;
- в виде передачи с двумя шарнирами равных угловых скоростей с выполнением промежуточного вала телескопическим с шлицевым соединением его частей;
- в виде гибкой передачи.
Соединение 17 задних валков (валков привода водяного движителя 16) необходимо для передачи равной мощности на правый и левый водяные движители 16 при движении по воде. Это необходимо для принудительной блокировки дифференциала автомобиля при движении по воде. Это особенно необходимо, если функция блокировки дифференциала в автомобиле отсутствует.
Если вышеописанное соединение 17 валков 7 отсутствует, то заявленное устройство можно использовать для движения по воде только в комплекте с автомобилем с включенной блокировкой дифференциала передних ведущих колес.
Передние валки трансмиссий, установленных в соседних поплавках, также могут быть соединены друг с другом связью 18 для обеспечения равных угловых скоростей вращения валков. В этом случае обеспечивается повышенная проходимость заявленного устройства при движении по суше. Конструкция связи 18 аналогична соединению 17 задних валков.
В задней части поплавки 1 снабжены съездами 19 для обеспечения возможности заезда и съезда автомобиля на поплавки 1. Съезды 19 могут быть съемные, а могут быть выполнены заодно с поплавками.
Также в задней части в области начала съезда (конца заезда) поплавки снабжены колесами-тележками 20, предназначенными для движения заявленного устройства по суше. При движении по воде колеса-тележки 20 снимаются или поднимаются для снижения сопротивления потоку воды.
Для фиксации положения автомобиля относительно заявленного устройства предусмотрены фиксаторы автомобиля (не показаны). Фиксаторы могут быть выполнены в виде жестких упоров, закрепленных одним концом на поплавках, а другим - на элементах кузова, рамы, подвески или ведомых колесах автомобиля. Фиксаторы могут быть выполнены в виде ремней, крепящих ведомые колеса или элементы подвески автомобиля к поплавкам или раме заявленного устройства.
Примеры конкретного выполнения.
Пример 1. Поплавки 1 выполнены полыми герметичными сваренными из металлического листа. Соединение 2 поплавков выполнено телескопическим из вложенных труб разного диаметра. Концы труб приварены к поплавкам. Трубы имеют ряд отверстий, в которые устанавливаются штифты-фиксаторы для установки расстояния между поплавками.
Ось 5 поворота рамы 6 трансмиссии установлена в двух расположенных один под другим подшипниках, корпус которых закреплен на поплавках 1 на трех перекладинах 21 (фиг. 1).
Пример 2. Поплавки выполнены из пенополиуретана и закреплены снизу на раме. Расстояние между поплавками может быть разным за счет того, что рама содержит несколько точек крепления поплавков.
Пример 3. Для целей снижения износа шин при длительном использовании заявленного устройства на одном и том же автомобиле валки содержат по одной дополнительной шестерне. Каждая такая шестерня цепной передачей соединяется с шестерней, установленной на ступице переднего ведущего колеса автомобиля. На каждом колесе в этом случае установлено по две таких шестерни.
Для обеспечения управляемости заявленного устройства от автомобиля рамы трансмиссий соединены тягами с рулевым механизмом автомобиля, например со средней рулевой тягой автомобиля.
При использовании заявленного устройства по этому примеру предварительно устанавливают шестерни на передние колеса автомобиля. После заезда на заявленное устройство устанавливают цепи передачи крутящего момента от колес валкам и вывешивают передние колеса с помощью домкратов, одновременно устанавливая таким образом натяжение цепей. Домкраты снабжены хомутами и являются также фиксаторами автомобиля.
Пример 4. Для использования заявленного устройства в мелководных и топких местностях движителями заявленного устройства, закрепленными на раме трансмиссии, являются гусеничный движитель и гребной винт. Колеса-тележки 20 могут при этом отсутствовать или могут быть заменены лыжами.
Пример 5. С целью снижения сопротивления потоку воду заявленное устройство снабжено механизмом отключения привода сухопутного движителя и его подъема над уровнем воды.
Реализация заявляемого технического решения не ограничивается приведенными выше примерами.
Порядок использования.
Перед использованием заявленного устройства регулируют расстояние между осями 5 поворота трансмиссий так, чтобы оно было равным расстоянию между центрами колес автомобиля. В частности, это выполняют путем установки расстояния между поплавками 1. Затем заявленное устройство устанавливают на суше, предпочтительно передом в сторону воды, и заезжают на нее на автомобиле. При этом передние ведущие и рулевые колеса 8 устанавливают на валки 7 так, что каждое колесо размещено между валками одной трансмиссии и ось поворота колеса находится на оси 5 поворота рамы 6 трансмиссии. Закрепляют автомобиль на заявленном устройстве фиксаторами автомобиля.
Для начала движения заявленного устройства необходимо выполнить те же действия, что и при обычном движении на автомобиле. При этом под действием силы тяжести автомобиля и сил трения о валки 7 вращение колес 8 автомобиля будет передаваться валкам 7, а от них - сухопутным 12 и водяным 16 движителям заявленного устройства.
При повороте рулевого колеса автомобиля и соответственного поворота рулевых колес 8 на валки 7 действует результирующая сила, поворачивающая их вслед за колесом. Действие этой поворачивающей силы прекращается, когда оси вращения валков 7 совпадают с осью вращения колеса. Таким образом рама 6 трансмиссии заявленного устройства поворачивается вслед за колесами 8 автомобиля. В случае соединения рамы трансмиссии с рулевым механизмом автомобиля тягами поворот рамы трансмиссии осуществляется не через колеса, а через эти тяги.
Ввиду того, что движители заявленного устройства закреплены на раме трансмиссии, направление движения заявленного устройства и на суше, и в воде изменяется вслед за поворотом рамы трансмиссии, то есть вслед за поворотом рулевого колеса автомобиля.
Промышленная применимость.
Заявляемое техническое решение реализовано с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлено на любом промышленном предприятии и найдет широкое применение в области транспортирования.