ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО И СПОСОБ ЕГО ПЕРЕДВИЖЕНИЯ
TRANSPORT VEHICLE AND METHOD OF ITS MOTION

Изобретение относится к динамическим системам и может быть использовано как транспортное средство для перемещения грузов вдоль опорной поверхности.
Для оценки новизны и технического уровня первого независимого объекта заявленного технического решения рассмотрим ряд известных заявителю технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с заявленным изобретением признаков.
Известно транспортное средство, содержащее раму и инерцоидный привод, взаимодействующий с ведущими колесами, причем инерцоидный привод выполнен из блока двигателей, роторы которых кинематически связаны между собой посредством шестерен с дебалансами (см. Р.И.Букин-Романов. Транспортное средство, авт. свид. СССР 589150, МПК B62D 57/00, B60K 9/04, 1979 г.).
Данное устройство имеет недостатки, заключающиеся в сложности инерционного привода и малой средней скорости передвижения за один цикл.
Известен также инерцоид, содержащий тележку, опирающуюся на четыре колеса, на которой расположен двигатель, и два рычага с грузами на концах, колеблющимися относительно оси движения и оси инерцоида, причем шарнирно-рычажные механизмы, приводящие рычаги с грузами в колебания, состоят из тормозной колодки, упора, пружины тормоза и тормозного кулачка (см. В.Н.Толчин. Инерцоид. Пермь, Пермское книжное издательство, 1977 г.).
Данное устройство также имеет недостатки, заключающиеся в том, что шарнирно-рычажный механизм сложен, а также в том, что использование пружины тормоза предполагает, что каждый раз после определенного периода работы надо подбирать натяжение пружины, так как со временем сказывается усталость металла, из которого сделана пружина. Указанное снижает среднюю скорость передвижения.
Известен инерционно-импульсный движитель, содержащий корпус, дебалансы, закрепленные на одних концах подвижных штанг, размещенных в радиальных направляющих, связанных с приводным валом, установленным в корпусе, при этом дебалансы снабжены элементами качения, взаимодействующими с дугообразными с уступом копирами, дуга которых эксцентрична относительно оси вращения вала, на штангах между дебалансами и направляющими установлены пружины сжатия, кроме того, на других концах штанг установлены противовесы, сбалансированные с массой дебаланса при нахождении противовеса в зоне вершины эксцентриситета дуги копира, корпус снабжен расположенными снаружи сверху и снизу поворотными центрами для установки его на транспортном средстве с возможностью поворота для изменения направления тяги, см. патент РФ №2051832.
Известен инерцоид, содержащий шасси, опирающееся на четыре колеса, на которой расположен двигатель и два рычага с грузами на концах, колеблющимися относительно оси движения и оси инерцоида, в качестве шарнирно-рычажных механизмов использованы два четырехзвенных шарнирно-рычажных механизма Чебышева, которые соединены с двигателем так, чтобы ведомые звенья - рычаги с грузами на концах - колебались синхронно, причем угол колебаний установлен 115-125 градусов, а грузы выполнены в виде шара, см. патент РФ №2184045.
Данное решение характеризуется сложностью конструкции, наличием ограничений по весу перемещаемого груза и характеру опорной поверхности, что обусловливает ограниченную область его применения.
Известно транспортное средство, включающее шасси с укрепленными на нем опорами, которое характеризуется тем, что опоры установлены по разные стороны от центра тяжести шасси, укрепленного на опорах шарнирно с возможностью поворота вокруг каждой из них, при этом шасси снабжено грузовой кабиной, укрепленной в районе центра масс транспортного средства шарнирно относительно шасси с возможностью сохранения вертикального положения при любом положении шасси, кроме того, опоры снабжены механизмами, обеспечивающими возможность изменения их длины, причем длина опоры, длина шасси и высота грузовой кабины выбраны из условия, что максимально возможное расстояние от опорной поверхности до точки соединения опоры с шасси превышает длину шасси и высоту грузовой кабины, см. патент РФ №2278053. Данное решение выбрано в качестве прототипа изобретения.
Недостатками прототипа, не позволяющими достичь поставленной цели, является трудности с обеспечением прямолинейности, плавности и устойчивости движения грузовой кабины при изменении высоты опор.
В основу настоящего изобретения положено решение задачи создания транспортного средства, обеспечивающего прямолинейное, плавное и устойчивое движение грузовой кабины при изменении высоты опор.
Сущность первого независимого объекта заявляемого изобретения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше обеспечиваемого изобретением технического результата.
Транспортное средство, включающее шасси с укрепленными на нем опорами, которые установлены по разные стороны от центра тяжести шасси, укрепленного на опорах посредством подшипников вращения с возможностью поворота вокруг каждой из них, при этом шасси снабжено грузовой кабиной, шарнирно укрепленной на нем с возможностью сохранения вертикального положения при любом положении шасси, кроме того, опоры снабжены механизмами, обеспечивающими возможность изменения их длины, характеризуется тем, что последние выполнены в виде управляемых домкратов, причем каждая опора разделена на две части, соединенные между собой посредством подшипника вращения, при этом нижняя часть опоры снабжена управляемым домкратом, расположенным вблизи ее опорной части, а верхняя часть опоры снабжена управляемым домкратом, расположенным вблизи ее соединения с шасси, при этом шасси выполнено из двух частей, соединенных между собой и с грузовой камерой посредством комбинированного подшипника вращения, и снабжено двумя управляемыми домкратами, размещенными по разные стороны от комбинированного подшипника вращения вблизи него, кроме того, транспортное средство снабжено блоком управления, выходы которого соединены с управляющими входами исполнительных механизмов управляемых домкратов и комбинированного подшипника вращения.
В этом заключается совокупность существенных признаков первого независимого объекта изобретения, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Кроме того, заявленное устройство характеризуется наличием ряда факультативных признаков, а именно:
- части опор, контактирующие с поверхностью земли, могут быть снабжены выдвижными подшипниками вращения;
- части опор, контактирующие с поверхностью земли, могут быть снабжены выдвижными гусеничными траками.
Для оценки новизны и технического уровня второго независимого объекта заявленного технического решения рассмотрим ряд известных заявителю технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с заявленным изобретением признаков.
Известен способ перемещения транспортного средства, заключающийся в повышении эффективности перемещения груза за счет перемещения одной части транспортного средства относительно другой, отличающийся тем, что хотя бы к одному движителю, хотя бы одной поступательно перемещающейся части передают вращение от привода механизма вращения, при этом хотя бы одну из частей транспортного средства перемещают поступательно и плавно прикладывают крутящий момент хотя бы к движителю поступательно перемещающейся части транспортного средства таким образом, чтобы буксование было минимальным, см. заявку на выдачу патента РФ №2000118967.
Устройство перемещения транспортного средства, реализующее вышеописанный способ содержит хотя бы две части с механизмом поступательного перемещения, причем на каждой части установлен хотя бы один движитель, при этом движители соединены приводным механизмом вращения через устройство задания крутящего момента с возможностью управления им механизма поступательного перемещения.
Известен способ передвижения устройства, осуществляемый с опорой на несущую поверхность, согласно которому устройство содержит в качестве движителя протяженное тело, выполненное с возможностью изгибания для придания ему заданной формы, при этом длина тела между двумя его концами существенно превышает поперечные размеры тела, способ включает изгибание тела, обеспечивающее создание областей опоры устройства, в которых тело прилегает к несущей поверхности, образуя с ней неподвижный контакт, характеризующийся тем, что создают волнообразное движение тела в виде бегущей от первого конца тела ко второму волны, обеспечивающее перемещение каждой области опоры вдоль несущей поверхности по мере последовательной смены в области опоры образующих ее участков тела в направлении от первого конца ко второму, см. заявку на выдачу патента РФ №2002102922.
Особенностями заявленного способа является также то, что в процессе смены в области опоры предыдущего участка тела на следующий контакт с несущей поверхностью, по меньшей мере, в одной точке предыдущего участка прерывают после создания контакта в этой области опоры следующим участком тела. До начала передвижения телу устройства придают заданную форму и создают волнообразное движение тела, обеспечивающее в процессе передвижения существенно периодическое повторение первоначально заданной формы тела. При перемещении устройства по существенно горизонтальной несущей поверхности тело изгибают таким образом, чтобы создать конфигурацию одновременно существующих областей опоры, обеспечивающую устойчивость устройства от опрокидывания в процессе перемещения. В процессе передвижения устройства изменяют протяженность, по меньшей мере, одной области опоры. Общую протяженность одновременно существующих областей опоры увеличивают при перемещении устройства по склону несущей поверхности. Несущая поверхность может представлять собой поверхность цилиндрического стержня, при этом часть тела устройства между крайними областями опоры плотно охватывает стержень более чем на половину оборота вокруг стержня, чтобы предотвратить возможность перемещения устройства относительно стержня под действием внешних сил. Тело устройства может быть выполнено из скрепленных последовательно элементов, каждый из которых содержит механизм, обеспечивающий возможность сгибать элемент в заданной плоскости, при этом область опоры создают, обеспечивая прилегание к несущей поверхности, по меньшей мере, одного элемента, причем механизм элемента содержит, по меньшей мере, один гидравлический цилиндр, приводимый в движение подачей в него жидкости, содержащей взвесь ферромагнитного материала. Устройство, реализующее вышеописанный способ передвижения, содержащее движитель в виде протяженного тела, длина которого между двумя его концами, существенно превышает поперечные размеры тела, характеризуется тем, что тело устройства содержит скрепленные последовательно элементы, каждый из которых содержит механизм, обеспечивающий возможность сгибать этот элемент в заданной плоскости, при этом механизм элемента содержит, по меньшей мере, один гидравлический цилиндр, заполненный для его функционирования жидкостью, включающей взвесь ферромагнитного материала.
Известен способ передвижения транспортного средства, осуществляемый с опорой его шасси на опорную поверхность, который характеризуется тем, что периодически прерывают опирание шасси на опорную поверхность с одной его стороны, противоположной выбранному направлению движения, и обеспечивают свободный поворот шасси под действием собственного веса вокруг точки шарнирного соединения шасси со второй опорой, находящейся в этот момент в контакте с опорной поверхностью, затем после прохождения шасси нижней точки и продолжения движения по инерции по другую сторону действующей опоры восстанавливают опирание шасси на опорную поверхность с той стороны шасси, с которой оно было прервано, затем прерывают опирание шасси на опорную поверхность со стороны до того действующей опоры и обеспечивают циклическое повторение поворотов шасси под действием собственного веса вокруг периодически меняющихся точек его шарнирного соединения с опорами и передвижение транспортного средства в заданном направлении с обеспечением в любой момент времени надежной опоры шасси на опорную поверхность, см. патент РФ №2278053.
По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату вышеописанный способ передвижения транспортного средства выбран в качестве прототипа заявляемого изобретения.
Недостатками прототипа, не позволяющими достичь поставленной цели, является трудности с обеспечением прямолинейности, плавности и устойчивости движения грузовой кабины при изменении высоты опор.
В основу настоящего изобретения положено решение задачи создания способа передвижения транспортного средства, обеспечивающего прямолинейное, плавное и устойчивое движение грузовой кабины при изменении высоты опор.
Сущность второго независимого объекта заявляемого изобретения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше обеспечиваемого изобретением технического результата.
Способ передвижения транспортного средства с опорой его шасси на опорную поверхность, согласно которому периодически прерывают опирание шасси на опорную поверхность с одной его стороны, противоположной выбранному направлению движения, и обеспечивают возможность поворота шасси вокруг точки шарнирного соединения шасси со второй опорой, находящейся в этот момент в контакте с опорной поверхностью, затем после прохождения шасси по инерции по другую сторону действующей опоры восстанавливают опирание шасси на опорную поверхность с той стороны шасси, с которой оно было прервано, характеризуется тем, что на первом этапе движения заднюю по направлению движения опору посредством ее управляемых домкратов уменьшают по длине, а переднюю опору посредством ее управляемых домкратов - увеличивают по длине, при этом уменьшают длину шасси посредством его управляемых домкратов, а также посредством комбинированного подшипника вращения производят изменение углового положения частей шасси друг относительно друга, при этом все указанные перемещения согласуют между собой по времени и величине исходя из условия обеспечения плавного поступательного перемещения грузовой кабины по горизонтали, затем на втором этапе после прохождения шасси по другую сторону действующей опоры осуществляют восстановление опирания шасси на опорную поверхность с той его стороны, с которой оно было прервано, путем увеличения длины бывшей задней, но на втором этапе ставшей передней по направлению движения, опоры посредством ее управляемых домкратов, при этом увеличивают длину шасси посредством его управляемых домкратов, а также посредством комбинированного подшипника вращения производят изменение углового положения частей шасси друг относительно друга, при этом все указанные перемещения согласуют между собой по времени и величине исходя из условия обеспечения плавного поступательного перемещения грузовой кабины по горизонтали, после чего обеспечивают циклическое повторение вышеуказанных этапов и передвижение транспортного средства в заданном направлении с обеспечением в любой момент времени надежной опоры шасси на опорную поверхность.
В этом заключается совокупность существенных признаков второго независимого объекта изобретения, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, совокупности признаков которых совпадают с совокупностью отличительных признаков всех независимых объектов заявленного изобретения, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".
Отдельные отличительные признаки заявленного изобретения (шасси, грузовая кабина, шарнирные опоры) известны из уровня техники, однако заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии данных отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлено исходное положение заявленного транспортного средства в статике, на фиг.2 - кинематическая схема заявленного транспортного средства по окончании первого этапа его движения, на фиг.3 - кинематическая схема заявленного транспортного средства по окончании второго этапа его движения.
Заявленное транспортное средство включает шасси 1, укрепленное на опорах 2 и 3 шарнирно с возможностью поворота вокруг каждой из них. Шасси 1 снабжено грузовой кабиной 4 (на чертежах показан ее контур), укрепленной в районе центра масс транспортного средства шарнирно относительно шасси 1 с возможностью сохранения вертикального положения при любом положении шасси. Опоры 2 и 3 снабжены механизмами, обеспечивающими возможность изменения их длины, которые выполнены в виде управляемых домкратов, причем каждая опора 2 и 3 разделена на две части, соединенные между собой посредством подшипника вращения соответственно 5 и 6. Нижняя часть опор 2 и 3 снабжена управляемым домкратом соответственно 7 и 8, расположенным вблизи ее опорной части, а верхняя часть опор 2 и 3 снабжена управляемым домкратом соответственно 9 и 10, расположенным вблизи их соединения с шасси 1. Шасси 1 выполнено из двух частей, соединенных с опорами 2 и 3 посредством подшипников вращения соответственно 11 и 12. Части шасси 1 соединены между собой и с грузовой камерой посредством комбинированного подшипника вращения 13, и снабжено двумя управляемыми домкратами 14 и 15, размещенными по разные стороны от грузовой кабины 4 вблизи нее. Части опор 2 и 3, контактирующие с поверхностью земли, могут быть снабжены выдвижными подшипниками вращения и/или выдвижными гусеничными траками (на чертежах не показаны).
Транспортное средство работает следующим образом.
На первом этапе движения заднюю по направлению движения опору 2 посредством ее управляемых домкратов 9 и 7 уменьшают по длине, а переднюю опору 3 посредством ее управляемых домкратов 10 и 8 увеличивают по длине. Одновременно с этим уменьшают длину шасси 1 посредством его управляемых домкратов 14 и 15, а также посредством комбинированного подшипника вращения 13 производят изменение углового положения частей шасси 1 друг относительно друга. Все указанные перемещения согласуют между собой по времени и величине исходя из условия обеспечения плавного поступательного перемещения грузовой кабины 4 по горизонтали.
На втором этапе после прохождения шасси 1 по другую сторону действующей опоры 3 восстановление опирание шасси на опорную поверхность с той его стороны, с которой оно было прервано, осуществляют путем увеличения длины бывшей задней, но на втором этапе ставшей передней по направлению движения, опоры 2 посредством ее управляемых домкратов 9 и 7, при этом увеличивают длину шасси 1 посредством его управляемых домкратов 14 и 15, а также посредством комбинированного подшипника вращения 13 производят изменение углового положения частей шасси 1 друг относительно друга, при этом все указанные перемещения согласуют между собой по времени и величине исходя из условия обеспечения плавного поступательного перемещения грузовой кабины 4 по горизонтали.
В дальнейшем при необходимости продолжения движения транспортного средства обеспечивают циклическое повторение вышеуказанных этапов и передвижение транспортного средства в заданном направлении с обеспечением в любой момент времени надежной опоры шасси 4 на опорную поверхность, а также с обеспечением плавного и устойчивого горизонтального перемещения грузовой кабины 4.
Части опор 2 и 3, контактирующие с поверхностью земли, могут быть снабжены выдвижными подшипниками вращения и/или выдвижными гусеничными траками, обеспечивающими дополнительные возможности поворота транспортного средства и возможность его параллельного смещения по отношению к траектории движения.
Заявленное транспортное средство снабжено блоком управления, которое формирует и подает команды на управляемые домкраты и на комбинированный подшипник вращения, задавая параметры изменения их длины и величины углов поворота.
Возможность промышленного применения заявленного технического решения подтверждается известными и описанными в заявке средствами и методами, с помощью которых возможно осуществление изобретения. Предложенное транспортное средство может быть изготовлено промышленным способом из известных материалов с использованием известных технологий и технических средств, что обусловливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию «промышленная применимость».