Универсальное колесо повышенной проходимости
UNIVERSAL WHEEL OF IMPROVED FLOTATION

Изобретение относится к наземным транспортным средствам, работающим на дорогах с твердым покрытием и в условиях бездорожья.
Известно ведущее колесо транспортного средства в форме спаренных пневмоколес, у которых радиальные выступы беговых дрожек расположены в шахматном порядке в двух параллельных рядах, обеспечивающих непрерывную окружность качения. При движении колеса по снегу, песку, влажной грунтовой дороге или слабонесущему грунту, радиальные выступы, внедряясь в грунт, создают повышенные тягово-сцепные свойства спаренных ведущих колес.
Недостатком таких спаренных неполнокруглых колесных движителей является повышенная их масса и возникновение вертикальных нагрузок в момент входа радиальных выступов в грунт [1].
Известно также аналогичное колесо повышенной проходимости, у которого две боковые дорожки меньшего диаметра выполнены прерывисто с криволинейными перемычками в продольном направлении, расположенные в шахматном порядке в противофазе одной дорожки к другой, а средняя дорожка непрерывная. При работе  по ровной недеформируемой поверхности в контакте участвует только средняя непрерывная дорожка, а на влажных и слабонесущих грунтах все три обеспечивая достаточно хорошие тягово-сцепные свойства.
Недостатком колеса повышенной проходимости [2]  являются: сложность изготовления формы профилей беговых дорожек и отдельных камер в виде одного моноколеса [3], проявление дисбаланса при работе на больших скоростях, неравномерный износ средней и боковых беговых дорожек, требуется специальная форма обода моноколеса.
Цель изобретения является повышение тягово-сцепных свойств и профильной проходимости ведущих колес наземного транспортно-технологического средства, снижение собственных масс ведущего колеса.
За прототип принимаем устройство, описанное в [2].
Сходными признаками предложенного ведущего колесного движителя повышенной проходимости, по сравнению с прототипом, является наличие прерывистой беговой дорожки с прямолинейными перемычками.
Изобретение отличается тем, что вместо трех беговых дорожек круглых и некруглых выступов, выполненных в форме моноколеса, использовать одну непрерывную. Предлагается выполнить прерывистую беговую дорожку с прямолинейными перемычками на ободе колеса,      разместив в шине имеющего непрерывную беговую дорожку (Фиг. 1 и Фиг. 2).
Непрерывная беговая дорожка имеет больший радиус перекатывания по сравнению с прерывистой внутренней дорожкой. При движении по ровной жесткой недеформирующейся поверхности давление внутри шины повышают, обеспечивая работу обычного круглого колеса (Фиг. 3), исключая полный контакт прерывистой внутренней дорожки.
При работе на поверхностях с малой несущей способностью и увлажненных грунтовых дорогах  давление внутри шины понижают и в этом случае основная дорожка, контактируя с внутренней (Фиг. 3), приобретает форму прерывистой.
Вторым отличительным признаком является наличие двух бескамерных  прерывистых прорезиненных выступов, смонтированных в противофазе на ободе колеса, способствующих повышению тягово-сцепных свойств и профильной проходимости  ведущего колеса.
Третьим отличительным признаком является равномерное распределение инерционных масс прерывистых выступов исключающих дисбаланс ведущего колеса. Ведущее колесо легко подлежит балансировке.
Таким образом, предложенный колесный движитель обладает новизной, существенными отличительными признаками и положительным эффектом, заключающимся в снижении его массы, повышении тягово-сцепных свойств и профильной проходимости.
1
2
3
нд
пд
На фиг.1 и фиг.2 изображен общий вид универсального колеса повышенной проходимости, который состоит из основной непрерывной беговой дорожки 1, внутренней прерывистой беговой дорожки 2, обода 3, полукруглых выступов 4, закругленных 5 и плоских 6 беговых дорожек, диска 7, камеры шины 8, диаметр непрерывной основной беговой дорожки Д, диаметр внутренней прерывистой беговой дорожки Д, диаметр диска Д, ширина профиля непрерывной беговой дорожки В, ширина профиля внутренней прерывной беговой дорожки В. Расстояние между каждыми смежными выступами и пустыми промежутка прерывной беговой дорожки по периметру окружности выполнены одинаково.   На фиг.3 представлена развертка дневной поверхности податливого слабонесущего грунта в случае контакта внутренней прерывистой дорожки с непрерывной основной беговой дорожки универсального колеса повышенной проходимости.
ш1
Устройство работает следующим образом. При работе на дорогах с твердым покрытием внутреннее давление шины повышают до величины, при котором под действием нормальной вертикальной нагрузки, приходящейся на колесо просадка его h не превышает разницу радиусов основной непрерывной беговой дорожки и внутренней . В этом случае выступы внутренней беговой дорожки не будут контактировать с непрерывной основной дорожкой, а значит не будут возникать ударные нагрузки на колесо.
ш2
гр1
нд
ш2
гр2
пд
нд
пд
При работе на поверхностях с малой несущей способностью снижают внутреннее давление шины колеса (Фиг.3). Под действием ведущего момента и вертикальной весовой нагрузки непрерывная дорожка шины с большей усадкой h минимально деформирует почвогрунт h, имея наибольшую площадь пятна контакта и проходя путь l. Перекатываясь в дальнейшем, внутренний выступ ограничивает усадку шины h внедряя непрерывную дорожку в почвогрун с большей деформацией h преодолевая путь l и создавая повышенную тягу. Ширина и глубина следа непрерывной дорожки зависит от внутреннего давления шины и ширины профиля основной непрерывной В и внутренней В дорожек. Эластичная деформация основной дорожки позволяет преодолевать единичное пороговое препятствие с меньшим сопротивлением, а в случае проскальзывания, внутренний выступ, упираясь плоской частью дорожки, упрочняет почвогрунт в пятне контакта, дополнительно увеличивая тягу колеса. Изменение формы основной непрерывной беговой дорожки в пятне контакта на влажных грунтовых дорогах и слабонесущих грунтах способствует увеличению тягово-сцепных свойств колеса и профильной проходимости в процессе преодоления единичного порогового препятствия.
Библиографические данные
1. А. с. № 590164 (СССР). Ведущее колесо транспортного средства/ Е. П. Бочков. – Опубл. в Б. И. – 1978. - № 4
7
2. Колесо повышенной проходимости: пат. 2288106 Рос. Федерация: МПК С1 В60В 15/00 / Медведев В.И., Акимов А.П., Чегулов В.В., Батманов В.Н., Корзов Д.Б.; заявитель и патентообладатель Акимов А.П. – №2005106487/11; заявл. 09.03.05; опубл. 27.11.2006. Бюл. №33. – 4 с.: ил.
3. Батманов В.Н. Разработка и результаты испытаний универсального колесного движителя «Фермер» / В.Н. Батманов, Д.В. Яргеев // Наука ХХI века. Сборник статей по материалам III Республиканского конкурса научно-исследовательских работ студентов, молодых ученых и научно-технических работников (в области естественно-математических и технических наук). Чебоксары: ЧГИГН, 2006. – С. 52–55.