УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗУЕМЫМ ТРАНСПОРТНЫМ СРЕДСТВОМ

Рубрики международной патентной классификации (МПК): B60F 5/02 - преобразуемые летательные аппараты.
Название полезной модели: «Устройство для управления преобразуемым транспортным средством».
Полезная модель может быть применена для управления обычным автожиром и упростить управление указанным летательным аппаратом. Устройство также может быть применено при создании гибридных транспортных средств, способных передвигаться по обычным дорогам как мотоцикл, а в воздушном пространстве как автожир.
Известно, что для изменения направления движения мотоцикла в настоящее время используется V-образный руль. Рулевая стойка прикреплена непосредственно к вилке переднего колеса, а также соединена с помощью подшипника (подшипников) с рамой мотоцикла. При этом поворот руля означает поворот переднего колеса мотоцикла в нужную сторону и, соответственно, изменение направления движения.
Известно также, что для изменения направления движения автожира необходимо не только управление ротором, осуществляемое ручкой управления ротора путем наклона ее в нужную сторону, но также, во избежание «скольжения», необходимо выровнять корпус аппарата по направлению движения. Такое выравнивание корпуса достигается нажатием на ножные педали, которые приводят в движение вертикальное оперение автожира.
Нижняя часть ручки управления ротором соединена с двумя рулевыми рейками. Наклоны ручки управления ротором вперед-назад вызывают соответствующие продольные перемещения одной рулевой рейки относительно другой. Наклоны ручки управления ротором вправо-влево вызывают соответствующие поперечные перемещения одной рулевой рейки относительно другой. Рулевые рейки соединены шарнирами с вертикальными штангами, которые, в свою очередь, соединены с головкой ротора. Таким образом, наклоны ручки вызывают изменения углов плоскости вращения ротора и, соответственно, направления движения аппарата.
В свою очередь, для того чтобы выровнять положение корпуса автожира относительно направления его движения, необходимо изменять угол наклона руля направления. В современных автожирах изменение угла руля направления происходит посредством нажатия на правую либо левую педаль, которые соединены тросиками с рейками руля направления. Если педали не нажаты, пружины возвращают руль направления в нейтральное положение.
Увеличение либо уменьшение оборотов двигателя происходит посредством перемещения рычага управления двигателем (РУД).
Таким образом, для управления автожиром человеку необходимо задействовать две руки (одна рука меняет положение ручки управления ротора, другая рука меняет положение РУДа) и две ноги (для управления рулем направления).
Управление движением мотоцикла часто целиком осуществляется с помощью руля и расположенных на нем переключателей (газ, сцепление, тормоз).
Известны попытки создания гибридных устройств, способных передвигаться по земле как мотоцикл, а в воздухе как автожир.
Например, американской компанией Butterfly, LLC патентовался летающий мотоцикл, названный Super Sky Cycle.
Указанная конструкция содержит стандартные для управления автожиром конструктивные решения (кроме руля мотоцикла в конструкции присутствует ручка управления ротором, педали для управления рулем направления), что приводит к неудобству управления аппаратом.
Задачей создания данной полезной модели было проектирование единой системы управления, которая упростила бы управление автожиром, а также могла бы применяться при управлении гибридным аппаратом, способным передвигаться по земле как мотоцикл и в воздушном пространстве как автожир. Результатом использования данной полезной модели станет появление мобильно переключаемого устройства, позволяющего преобразовывать управление мотоциклом в управление летательным аппаратом и обратно.
Для решения поставленной задачи в устройство управления мотоциклом вносятся следующие изменения.
Рулевая стойка состоит из двух частей. Нижняя часть рулевой стойки имеет цилиндрическую форму, она крепится к вилке переднего колеса, на другом торце крепится ШРУС, который соединяет нижнюю рулевую стойку и верхнюю рулевую стойку. Нижняя рулевая стойка соединена с передней вилкой мотоцикла. Верхняя рулевая стойка также имеет цилиндрическую форму. Верхний торец верхней рулевой стойки прикреплен непосредственно к рулю. На оси верхней рулевой стойки, вблизи верхнего торца закреплен подшипник. К подшипнику жестко прикреплены две направляющие (центральная и боковая), угол между направляющими примерно равен 90 градусов. Верхняя рулевая стойка имеет крепления для фиксации положения гильзы переключателя управления. Гильза переключателя управления представляет собой цилиндрическую трубку, которая способна перемещаться вверх-вниз вдоль оси рулевых стоек. Эта трубка имеет вырезы для того, чтобы свободно перемещаться вдоль оси рулевых стоек, не задевая направляющие. На нижнем торце гильзы имеются выступы для фиксации гильзы в нижнем положении. В верхнем положении гильза переключателя управления не блокирует ШРУС и позволяет наклоны верхней рулевой стойки относительно нижней. В нижнем положении гильза переключателя управления блокирует ШРУС и позволяет лишь повороты сразу обеих рулевых стоек относительно общей оси.
На концах направляющих имеются шаровые подшипники, которые соединяют направляющие, соответственно, с центральной и боковой рейками. Указанные рейки, в свою очередь, соединены сферическими подшипниками с центральным и боковым вертикальными плечами. Центральное вертикальное плечо соединено с левым торцом продольной тяги, а боковое вертикальное плечо соединено с левым торцом продольной трубки, на оси которой находится продольная тяга. Правый торец продольной тяги соединен с вертикальной частью Г-образного крепления. Таким образом, движение продольной тяги влево и вправо вдоль оси трубки заставляют Г-образное крепление совершать повороты вокруг своего угла в продольной плоскости. Правый конец продольной трубки имеет проушины, которые соединены с угловой частью Г-образного крепления. Таким образом, повороты продольной трубки относительно своей оси вызывают наклоны Г-образного крепления в поперечной плоскости. Г-образное крепление соединено с тягами (не показаны), передающими его повороты и наклоны на ротор. Таким образом повороты и наклоны Г-образного крепления меняют, соответственно, плоскости вращения ротора летательного аппарата.
На нижней части нижней рулевой стойки крепятся направляющие хвостового оперения, представляющие собой два небольших штыря. К их краям крепятся тросики хвостового оперения, которые могут крепиться к направляющим руля направления. Таким образом, поворот руля вокруг оси вызовет поворот плоскости переднего колеса и изменения направления руля направления.
Управление аппаратом на земле (когда гильза переключателя управления зафиксирована в нижнем положении) сводится к поворотам руля вокруг оси. В этом положении гильза переключателя управления не позволяет совершать наклоны руля. Управление аппаратом в воздухе, либо в режимах «взлет» или «посадка» (когда гильза переключателя управления зафиксирована в верхнем положении) сводится к поворотам руля вокруг оси и наклонам руля в любую сторону. В этом положении гильза переключателя управления позволяет не только делать повороты руля вокруг оси, но и его наклоны в любую сторону. РУД при таком управлении может быть заменен, применяемой на мотоциклах, рукояткой регулировки газа.
Полученный с использованием такой полезной модели аппарат обладает более простым управлением, чем автожир, так как исключает применение педалей для управления рулем направления. Кроме того, полезная модель может применяться в гибридных летательных аппаратах, перемещающихся по земле как мотоцикл, а в воздухе как автожир. В этом случае полезная модель позволяет избежать создания двойных систем управления.
К описанию прилагается принципиальная схема, отражающая существенные признаки полезной модели.
На фигурах 1 и 2 показаны изменения, которые должны быть внесены в конструкцию переднего колеса мотоцикла для создания гибридного устройства управления автожиром и мотоциклом.
Гибридное устройство управления автожиром и мотоциклом может быть материализовано следующим образом.
Устройство содержит (см. фиг. 1 и 2):
1. Верхнюю рулевую стойку, к верхнему торцу которой крепится металлический V-образный руль (не показан на фигуре);
2. Металлическая гильза переключателя управления имеет форму цилиндрической трубки с вырезами.
3. Металлический подшипник переключателя управления находится на оси верхней рулевой стойки управления. На внешней поверхности подшипника жестко установлены направляющие, в которых, в свою очередь, находятся небольшие шаровые подшипники, с помощью которых подшипник переключателя управления соединяется с боковой и продольной рейками.
4. Металлические боковая и центральная рейки прикреплены одними концами с помощью шаровых подшипников к направляющим, а другими концами с помощью шаровых подшипников к боковому и центральному плечу, соответственно.
5. Металлические плечи (центральное и боковое) крепятся одними концами к рейкам (центральной и боковой, соответственно), а другими концами - с помощью шаровых подшипников к продольной тяге и к продольной трубке, соответственно.
6. Металлическая продольная тяга присоединена левым концом посредством шарового подшипника с центральным плечом, а правым концом с помощью шарнира с одним из концов Г-образного крепления.
7. Металлическая продольная трубка присоединена с помощью шарового подшипника на проушине левого конца с боковым плечом и с помощью шарнира на проушинах правого конца с центральной частью Г-образного крепления.
8. Металлический ШРУС нижней рулевой стойки соединяет верхнюю и нижнюю рулевые стойки, которые прикреплены к нему торцами.
9. Металлическая нижняя рулевая стойка имеет цилиндрическую форму. Нижний ее торец соединен с вилкой переднего колеса, на боковых поверхностях у нижнего торца прикреплены направляющие руля направления. Верхний торец нижней рулевой стойки соединен с ШРУСом нижней рулевой стойки.
10. Металлическое Г-образное крепление соединено с помощью шарнира с продольной тягой нижним концом и с помощью шарниров соединено центральной частью с проушинами правого конца продольной трубки. Таким образом Г-образное крепление может совершать вращательные движения относительно своего центра и может совершать наклоны в плоскости, перпендикулярной плоскости вращения, передавая указанные движения на рейки управления ротором (не указаны).
11. Направляющие хвостового оперения представляют собой стальные штырьки, одним из своих концов прикреплены к боковым сторонам нижней рулевой стойки. На противоположных торцах стальных штырьков закреплены концы тросиков хвостового оперения.
12. Металлические тросики хвостового оперения прикреплены одними концами к торцам направляющих хвостового оперения, а другими концами соединены с направляющими руля направления (не показаны).
При эксплуатации аппарата в наземном режиме гильза переключателя управления (2) установлена в нижнее положение. Теперь крутящий момент от руля передается через верхнюю рулевую стойку (1), ШРУС (8), нижнюю рулевую стойку (9) на вилку переднего колеса, вызывая ее поворот в нужном направлении. Когда гильза переключателя управления (2) находится в нижнем положении, она не позволяет осуществлять наклоны верхней рулевой стойки (1), так как фиксируется на внешней стороне кожуха ШРУСа. Как только гильза переключателя управления (2) перемещена в верхнее положение, наклоны верхней рулевой стойки (1) становятся возможными. Наклоны верхней рулевой стойки (1) передаются через боковую и центральную рейки (4), и плечи (5) на продольную тягу (6) и продольную трубку (7), а через них на Г-образное крепление (10). При этом возможны и повороты верхней рулевой стойки (1) вокруг оси, которые, во-первых, осуществляют повороты переднего колеса, во вторых, повороты руля вызывают перемещения направляющих хвостового оперения (11), которые посредством тросиков хвостового оперения (12) вызывают перемещения руля направления.
Таким образом, полезная модель «Устройство управления преобразуемым транспортным средством» позволяет, во-первых, упростить управление автожиром (так как не задействуются педали), во-вторых, оптимально (используя минимальное количество приборов) управлять гибридным устройством, способным перемещаться по земле как мотоцикл, а в воздухе как автожир.