МУСКУЛЬНОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к мускульным транспортным средствам (далее - МТС), приводимым в движение мускульной силой человека и может быть использовано, как транспортное средство для передвижения человека с использованием его мускульной силы.
Уровень техники
Известны наземные МТС [1], приводимые в движение мускульной силой, содержащие, как правило, раму и ведущие колеса (движители), на которые посредством мускульной силы и разнообразных известных трансмиссий [2] передают крутящий момент.
Известно устройство МТС - самокат, который принят в качестве прототипа [3] для заявленного технического решения. Известное устройство [3], так же, как и указанные выше аналоги [1], может двигаться посредством ведущего колеса, которое получает крутящий момент от мускульной силы человека через кинематическое устройство. Недостатком этого изобретения, как и аналогов [1], является кинематическая связь мышц человека с ведущим колесом МТС, вследствие чего ограничивается скорость движения МТС, по причине того, что частота сокращения мышц человека имеет определенный предел.
Целью данного изобретения является полезная модель МТС, исключающая кинематическую связь мышц человека с колесами МТС, что позволит увеличивать скорость МТС, при прочих равных условиях с прототипом, без увеличения частоты сокращения мышц человека. При этом, коэффициент полезного действия МТС так же возрастет.
Раскрытие полезной модели
В основе движения полезной модели МТС лежит закон сохранеия импульса и его применение в данном изобретении.
Полезная модель МТС, перед началом ее движения и во время движения, рассматривается, как система, состоящая из двух тел, а именно:
ч
1) человека, массой М, находящегося на МТС;
мтс
2) МТС, с установленными на нем узлами и деталями, перечисленными ниже, общая масса которых М.
На фигурах 1 и 2 схематично изображен человек 1 на МТС, которое содержит раму 2 с колесами 3, рольганг 4 с роликами 5, имеющий возможность поворота для изменения его угла наклона α к горизонту, вал руля 6, на котором закреплен руль 7, при этом вал руля 6 кинематически соединен с колесами 3, которые вместе с рулем 7 и валом руля 6 имеют возможность поворота вокруг оси вала руля 6.
В исходном положении человек 1 стоит одной ногой на верхней части рольганга 4, а другой на нижней его части. Полезная модель (система) находится в покое.
Движение полезной модели МТС
ч
н
р
ч
н
н
н
о
н
н
мтс
р
о
ч
н
н
н
ч
н
н
Далее человек делает шагообразные движения ногами, как при обычной ходьбе в гору, держась руками за руль 7. При этом, одна нога человека массой М, с верхней части рольганга 4, катится вниз по роликам 5, через положение А со скоростью V, с рабочим импульсом р=М V cosα, а другую - массой М человек поднимает и перемещает к верхней части рольганга 4, так же со скоростью V, через положение Б с обратным импульсом р=MVcosα. Полезная модель будет двигаться в одном направлении со скоростью V благодаря разности между рабочим и обратным импульсами р-р=MV cosα-М V cosα. Разность импульсов здесь достигнута за счет разности масс человека М и его ноги М, которую человек поднимает и перемещает к верхней части рольганга 4 со скоростью V.
ч
н
н
н
Таким образом, человек, выполняя шагообразные движения ногами, к верху рольганга 4, остается на месте относительно МТС. В то же время он, являясь «частью» системы человека и МТС, движется «вперед» в составе этой системы. При этом в цикл при движении данной системы, за определенный промежуток времени, входят: качение одной ноги человека сверху вниз по роликам 5 рольганга 4, через положение А (рабочий импульс MV cosα (фиг. 1)) и перемещение другой ноги в верхнюю часть рольганга 4, через положение Б (обратный импуьс MVcosα (фиг. 1)). Тогда закон сохранения импульса для заявленного МТС (системы) будет в таком виде:
откуда скорость МТС (системы), м/с
ч
где: М - масса человека, кг;
н
М - масса ноги человека, кг;
н
V - скорость качения ноги человека, м/с;
α - угол наклона рольганга к горизонту;
-1
n - количество циклов за одну секунду;
η - коэффициент полезного действия, учитывающий потери на трение внутри системы;
мтс
М - масса мускульного транспортного средства, кг.
Изменением угла α, в определенных пределах, увеличивают или уменьшают скорость движения МТС, при прочих равных условиях - составляющих в формуле (2).
При необходимости изменить направление движения данного МТС используют руль 7, который кинематически связан с колесами 3.
р
о
ч
н
н
н
-1
Для конкретных дорожных условий, оптимальный угол α наклона рольганга к горизонту устанавливают так, чтобы увеличить или уменьшить скалярную составляющую величину разности импульсов р-р=MV cosα-М V cosα. Например, при езде в гору угол α уменьшают на определенную величину. При этом, количество циклов за одну секунду n, при необходимости, можно так же увеличить или уменьшить (формула (2)).
В качестве варианта на МТС может быть использована бесконечная лента с головным и натяжным роликами (барабанами) вместо рольганга 4.
Осуществление полезной модели МТС
Ввиду простоты конструктивного устройства полезной модели МТС, ее изготовление можно организовать на небольшом предприятии, имеющим механическое и механосборочное производства. Материал для ее изготовления: сплавы на основе титана и алюминия, а также композитные материалы и пластмассы.
Источники информации, принятые во внимание.
1. «Мускульные транспортные средства». Интернет, Википедия.
2. «Трансмиссии мускульных транспортных средств». Интернет, Википедия.
2. В62М. Самокат. Патент на полезную модель №133500.