МАНЁВРЕННОЕ САМОХОДНОЕ УСТРОЙСТВО СО СМЕННОЙ ФРИКЦИОННОЙ НАКЛАДКОЙ

Полезная модель относится к области транспортной техники и может быть использована для перемещения приборов диагностики и различных устройств на плоских поверхностях.
Известен движитель, содержащий два телескопических цилиндра с закрепленными на их наружных поверхностях упругими элементами, контактирующими с внутренней поверхностью трубопровода, причем телескопические цилиндры соединены между собой приводом возвратно-поступательного перемещения, а каждый упругий элемент выполнен в виде проволочных щеток, наклоненных в обратную сторону движения всего устройства (авторское свидетельство СССР №852701, кл. B62D 57/00, 1981).
Недостатком аналога является малый срок службы, вследствие истирания проволочных щеток о внутреннюю поверхность трубопровода, причем в ряде случаев недопустимо трение внутренней поверхности трубопровода о металлические щетки, что ограничивает область применения данного движителя.
Известна самоходная установка для движения внутри трубопровода (авторское свидетельство СССР №1142186, кл. В08 В 9/04, B62D 57/00, 1984), содержащая расположенный параллельно продольной оси привод возвратно-поступательных перемещений, на концах которого в поперечных плоскостях установлены попеременно расширяющиеся пояса, и систему управления фазами работы этих поясов, причем каждый из поясов выполнен в виде упругого магнитопроводящего кольца, внутри которого диаметрально установлена пара электромагнитов, соединенная с системой управления.
Недостатком аналога является невысокая надежность, так как опорные пояса, которые выполнены в виде упругих магнитопроводящих колец, подвержены быстрому износу при трении о внутренние стенки трубопровода.
Так же известно самоходное устройство для движения внутри трубопровода (патент РФ на полезную модель №96091, B62D 57/00, опубл. 20.07.2010), содержащее два кольца из магнитопроводящего неупругого материала, соединенные упругой связью. Оба кольца состоят из двух полуколец с пазами, при этом одно кольцо расположено так, что прорези повернуты на 90° относительно прорезей другого кольца. Полукольца одного из кольца соединены неупругим не магнитным материалом, а полукольца другого кольца, соединены упругим материалом. На каждом полукольце в пазах намотана катушка, которая связана с системой управления. Причем катушка намотана в пазе таким образом, чтобы не выступать за внешний радиус полукольца. Система управления проходит внутри колец и закреплена к кольцам.
Недостатком аналога является невозможность направленного движения вне трубопровода, обусловленная конструктивными особенностями.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой полезной модели является самоходное устройство для движения внутри трубопровода (патент РФ на полезную модель №197208, B62D 57/00, опубл. 13.04.2020, бюл. №11.), которое содержит магнитопроводящие блоки, соединенные упругими элементами, и систему управления. Основной Г-образный магнитопроводящий магнитный блок, на котором установлена катушка с обмоткой, с помощью закрепленного на нем немагнитного упора соединен четырьмя упругими элементами в поперечной и продольной плоскости с вспомогательным Г-образным магнитопроводящим блоком, причем обмотка основного Г-образного магнитопроводящего блока соединена с системой управления.
Недостатками прототипа являются сложность конструкции из-за большого количества упругих элементов, а также плохая маневренность из-за отсутствия возможности изменять направление движения.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является упрощение конструкции за счет уменьшения упругих элементов и повышение эффективности устройства, в увеличение маневренности конструкции, за счет использования в совокупности признаков фрикционной накладки и колеса с приводом управления.
Технический результат заключается в увеличение маневренности самоходного устройства.
Технический результат достигается тем, что самоходное устройство со содержащее основной Г-образный магнитопроводящий блок с катушкой, вспомогательный Г-образный магнитопроводящий блок, упругие элементы и систему управления, согласно полезной модели, содержит немагнитный упор, который подвижно соединен посредством упругих элементов и направляющих со вспомогательным Г-образным магнитопроводящим блоком и жестко соединен с основным Г-образным магнитопроводящим блоком, при этом вспомогательный Г-образный магнитопроводящий блок установлен на V-образную пластину, с закрепленной на ней зубчатой фрикционной накладкой, и колесо с приводом управления с возможностью задания направления движения.
Жестко соединенные немагнитный упор и основной Г-образный магнитопроводящий блок с катушкой могут двигаться в продольной плоскости по направляющим, вдоль вспомогательного Г-образного магнитопроводящего блока, при подаче напряжения на катушку.
Существо полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 изображено маневренное самоходное устройство со сменной фрикционной накладкой. На фиг. 2 изображена конфигурация зубцов и диапазон поворота задающего направление колеса.
Маневренное самоходное устройство со сменной фрикционной накладкой содержит основной Г-образный магнитопроводящий блок 1 с катушкой 2, вспомогательный Г-образный магнитопроводящий блок 3, немагнитный упор 4, который посредством упругих элементов 5 и направляющих 6 подвижно соединен со вспомогательным Г-образным магнитопроводящим блоком 3 и жестко соединен с основным Г-образным магнитопроводящим блоком 1, V-образную пластину 7, с закрепленной на ней зубчатой фрикционной накладкой 8, колесо 9 с приводом управления 10 для задания направления движения, систему управления 11. Жестко соединенные немагнитный упор 4 и основной Г-образный магнитопроводящий блок 1 с катушкой 2 могут двигаться в продольной плоскости по направляющим 6, вдоль вспомогательного Г-образного магнитопроводящего блока 3, при подаче напряжения на катушку 2.
Маневренное самоходное устройство со сменной фрикционной накладкой работает следующим образом. В начальный момент времени пружины 5 не сжаты, ток в обмотке 2 отсутствует. При возрастании тока в обмотке 2 возрастают электромагнитные силы притяжения и пружины 5 сжимаются. При этом зубчатая фрикционная накладка 8 воздействует на поверхность с большой силой зацепления (направленной вправо на фиг. 1). За счет этого фрикционная накладка 8 и V-образная пластина 7 практически остаются на месте, а основной Г-образный блок 1 с катушкой 2 перемешаются к вспомогательному Г-образному блоку 3 (влево на фиг. 1). Таким образом центр тяжести смещается в сторону противоположную наклону зубцов пластины.
Далее напряжение и ток в обмотке 2 уменьшается, электромагнитные силы притяжения уменьшаются, вследствие чего пружины 5 разжимаются. При этом сила зацепления фрикционной накладки 8 с поверхностью минимальна. Поэтому V-образная пластина 7 с фрикционной накладкой 8 и вспомогательный Г-образный блок 3 смещаются друг от друга, но центр тяжести практически остается на месте.
Далее ток в обмотках возрастает и цикл повторяется. Таким образом устройство совершает один шаг в направление противоположным наклона зубцов (влево на фиг. 1).
На фрикционной накладке 8 ряды зубцов имеют V-образную форму, которые направлены под острым углом ср к поперечной оси самоходного устройства (фиг. 2). Такое расположение позволяет увеличить площадь соприкосновения зубцов фрикционной накладки 8 с поверхностью, а, следовательно надежность фрикционного зацепления. Величина острого угла Ф определяется свойствами поверхности и не должна быть больше 30-40 градусов, так как большие значения этого угла приведут к существенному увеличению поперечной нерабочей составляющей и уменьшению продольной рабочей составляющей силы трения (фиг. 2), а следовательно уменьшению силы тяги.
На сложных неоднородных поверхностях, при возникновении препятствий, которые приводят к несимметрии сил трения с правой и левой стороны устройства, будет создаваться крутящий момент, вследствие чего устройство может менять направление движения случайным образом. Для обеспечения неизменности заданного направления движения на сложных неоднородных поверхностях используется колесо 9, которое обеспечивает большие силы трения в направлении движения и малые силы трения в направлении перпендикулярном направлению движения. Для требуемого изменения направления движения, система управления 11 подает сигнал на привод 10 колеса 9, который после этого поворачивает колесо 9 в необходимую сторону и на необходимый угол. Маневренное самоходное устройство движется в заданном направлении.
Таким образом, заявляемая полезная модель позволяет повысить маневренность и ее эффективность устройства, упростить конструкцию и уменьшить количество упругих элементов.