ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ГУСЕНИЧНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ.
Патент № 2628267 от 05.04.2016.
Индивидуальный гусеничный движитель предназначен для повседневного всесезонного и всепогодного механизированного ускоренного до 40 км/ч передвижения по бездорожью, снегу, а также по водной поверхности методом глиссирования. Может найти широкое применение в силовых ведомствах, природохозяйственных организациях, среди туристов, охотников и жителей сельской местности.
Предполагаемая потребность на внутреннем рынке несколько десятков миллионов пар с потенциальной прибылью до ста миллиардов рублей.
Индивидуальный гусеничный движитель состоит из пары одноразмерных гусеничных коньков, левого и правого. Каждый из них имеет раму 1 в форме обращенного вниз дюралевого швеллера размером 50х100-120х50х6 и длиной примерно 400 мм. Снизу к раме 1 жестко крепятся оси 2, на которых вращаются опорные катки 3, имеющие выемки 4 под траковые перья 5. Спереди в носовой части к раме 1 крепится направляющее колесо 6, вращающееся на неподвижной жестко скрепленной с рамой 1 оси 7. К задней пяточной части рамы 1 крепится электродвигатель постоянного тока 8 напряжением 12-48 вольт и мощностью 350-400 ватт с редуктором, обороты которого позволяют поддерживать скорость не менее 40 км/ч. Вал ротора 9 электродвигателя передает вращательный момент через редуктор 10 на ось 11, жестко соединенную с рабочим колесом 12. При этом редуктор 10 жестко скреплен с рамой 1 и тем удерживает один из концов оси 11. Второй конец оси 11 удерживается и вращается в подшипнике 13.
Опорные катки 3, направляющее колесо 6 и рабочее колесо 12 охватываются замкнутой гусеничной лентой 14 шириной в пределах рамы 1. Над электродвигателем 8 на шарнире 15 размещается основной источник питания подвижный аккумулятор 16, соединенный с ботинком через пружину 17.
|
|
Сверху рамы 1 на оси 18, вращающейся в подшипниках на лапках 19 примерно в районе голеностопного сустава пользователя, устанавливается подвижная ножная педаль 20, регулирующая направление и скорость движения, изготовленная из дюралевого швеллера размером 40х100-120х40х6 длинной примерно 250 мм. Ножная педаль 20 передней 21 и задней 22 пружинами удерживается в горизонтальном положении относительно рамы 1. Причем, передняя пружина 21 крепится с возможностью регулируемой перестановки ее вдоль рамы 1 в зависимости от веса пользователя. Между подшипниками на лапках 19 размещается, соединенные с ножной педалью 20, переключатель полярности напряжения 23 и рукоятка 24 регулятора оборотов электродвигателя 25, реагирующие на изменение положения педали 20 относительно рамы 1 (как в гироскутере). К ножной педали 20 крепится ботинок 26 нужного размера со шнуровкой 27 и молнией 28. В районе каблука ботинка 26 устанавливается кнопочный нажимной без фиксации выключатель сети 29, срабатывающий при давлении на подошву ботинка с силой не менее тридцати килограмм (чтобы электрическая сеть была замкнута только в положении пользователя стоя).
Для крепления лыж в носовой части рамы 1 имеется углубление 30, а в пяточной выступ 31, выполняющий также функцию пяточного тормоза. Для защиты голени и колена пользователя может устанавливаться в отверстиях 32 защитный щиток, состоящий из подвижной вдоль ступни части 33, подвижной поперек ступни на шарнире 34 части 35 и 36 с наколенной частью 37, сочлененных между собой через регулировочное по высоте соединение 38. В верхней части защитный щиток может крепиться к ноге пользователя 39 мягким креплением 40 или иным подходящим способом. На защитный щиток могут крепиться дополнительные съемные аккумуляторы 41.
|
|
С коньками Индивидуального гусеничного движителя могут сочленяться специальные съемные лыжи для движения по снегу, а так же по воде методом глиссирования.
Лыжи имеют два заостренных кверху конца 42, прорезь 43 под раму 1, ребра жесткости 44, переднее 45 и заднее 46 жесткое крепление, защелку-фиксатор 47. На ребрах жесткости имеются отверстия 48, совпадающие с отверстиями 32 на раме 1 для крепления защитного щитка 33.
Техническим результатом данного изобретения является возможность ускоренного без применения физических усилий передвижения пользователя по любому грунту, снегу и воде с помощью рефлекторно управляемого стопой ноги электропривода гусеничных коньков с портативными источниками питания.
Широкая, по ширине ступни, гусеница обеспечивает, как боковую, так и продольную устойчивость ног, не напрягая икры пользователя (ноги не разъезжаются, см. рисунок Фиг. 17), а вращение гусеницы, обеспечивает устойчивость и проходимость в движении. Шнуровка 27 позволяет плотно подогнать ботинок по ноге, а молния 28 позволяет быстро надеть и снять ботинок 26 при затянутой шнуровке. Если на коньках закреплять ботинки большего, чем требуется размера, то их можно будет надевать прямо на любую обычную обувь. Размещение электрооборудования над рамой, повышает его защищенность от пыли и влаги.
|
|
Индивидуальный гусеничный движитель решает задачу ускоренного передвижения пользователя по любому грунту с помощью электропривода следующим способом.
При обычном выпрямленном положении тела пользователя с надетыми коньками, центр тяжести приходится на находящуюся в районе голеностопного сустава ось 18. Ножная педаль 20, удерживаемая пружинами 21 и 22, имеет при этом горизонтальное положение относительно рамы 1. Кнопочный нажимной выключатель 29 включен, но соединенные с педалью 20 рычаг переключателя полярности напряжения 23 и рукоятка 24 регулятора оборотов электродвигателя находятся в нейтральном положении, поэтому движение не происходит.
Для движения вперед или назад пользователь, не меняя положения тела, нажимает носком стопы на переднюю оконечность ножной педали или пяткой на заднюю оконечность педали. Ножная педаль 20, жестко скрепленная с осью 18, проворачивается в подшипниках на лапках 19 и тем меняет свое положение относительно рамы 1. Переключатель полярности напряжения 23 замыкает электрическую цепь в нужной полярности, а рукоятка 24 регулятора оборотов электродвигателя увеличивает напряжение, а, следовательно, и скорость движения, в зависимости от степени изменения ножной педали 20, и амплитуды ее отклонения относительно рамы 1.
Вал 9 электродвигателя 8, с помощью редуктора 10 передает вращательный момент на рабочее колесо 12 и через него на гусеницу 14.
Изменение направления и скорости движения посредством давления стопы на ножную педаль 20 соответствует рефлекторным реакциям организма на положение ног и тела в пространстве, не нарушает равновесие и высвобождает руки пользователя.
При перемене полярности электропитания происходит торможение движения, если оно перед этим осуществлялось.
Смена направления движения вбок производится, как на обычных роликовых коньках, путем поворота и перестановки ног. А так же за счет разнонаправленного воздействия стопами ног на ножные педали.
Лестничные ступени, сложные и высокие препятствия преодолеваются путем переступания. При этом в момент подъема ноги, сеть разрывается кнопочным нажимным выключателем 29, для предохранения пользователя от травм вращающейся гусеницей. То же самое происходит при падении пользователя.
При движении на подъем, пружина 17 растягивается, позволяя коньку с аккумулятором 16 откланяться назад относительно вертикального положения голени пользователя (рисунок Фиг. 18). При движении под уклон, пружина 17 сжимается и отклоняет подвижный на шарнире 15 аккумулятор 16, позволяя коньку отклоняться вперед относительно вертикального положения голени пользователя (рисунок Фиг. 19). Также, пружина 17 позволяет стопе вместе с коньком отклоняться вбок относительно голени пользователя, и позволяет отклоняться ботинку 26 на ножной педали 20 относительно рамы 1 при движении вперед и назад (рисунки: Фиг. 13 и Фиг. 14).
При движении под уклон возможна рекуперация электроэнергии.
Мускульные усилия применяются пользователем только при подъеме ног для преодоления высоких препятствий, а также как дополнение к тяге электропривода при запредельных для него нагрузках.
При отключенном электропитании можно двигаться обычным шагом застопорив вращение гусеницы, или качением с помощью мускульной силы, отключив трансмиссию.
Для удобства пользователей, имеющих разную массу и строение тела, можно предусмотреть возможность фиксируемого горизонтального разворота ножной педали 20 относительно рамы 1 и (или) ботинка 26 относительно ножной педали 20.
Для закрепления съемных лыж надо вставить раму 1 в прорезь 43 так, чтобы крепление 45 вошло до отказа в выемку 30 и, надавив на пятку, опустить до упора выступ 31 на крепление 46. При этом защелка 47 автоматически зафиксирует сверху выступ 31. При использовании защитного щитка 32-37, он закрепляется после надевания лыж.
Для снятия лыж необходимо сжать защелку до упора, высвободить пятку, потом носок конька.
Краткое описание чертежей.
На рисунке Фиг. 1 представлен вид гусеничного конька сбоку с отображением скрытых деталей.
Показаны:
- Рама 1.
- Оси катков 2.
- Опорные катки 3.
- Перья траков 5.
- Направляющее колесо 6.
- Ось направляющего колеса 7.
- Электродвигатель 8.
- Вал ротора 9.
- Редуктор 10.
- Ось рабочего колеса 11.
- Рабочее колесо 12.
- Гусеничная лента 14.
- Шарнир основного подвижного аккумулятора 15.
- Основной аккумулятор 16.
- Пружина 17.
- Ось ножной педали 18.
- Подшипник на лапках 19.
- Ножная педаль 20.
- Передняя пружина сжатия 21.
- Задняя пружина сжатия 22.
- Переключатель полярности напряжения 23.
- Рукоятка регулятора оборотов двигателя 24.
- Регулятор оборотов двигателя 25.
- Ботинок 26.
- Шнуровка 27.
- Молния 28.
- Нажимной выключатель 29.
- Углубление 30.
- Выступ 31.
- Отверстие 32.
- Нога пользователя 39.
На рисунке Фиг. 2 представлен вид спереди с отображением скрытых деталей.
Показаны:
- Рама 1.
- Оси катков 2
- Опорные катки 3.
- Выемка катка 4.
- Перо трака 5.
- Направляющее колесо 6.
- Ось направляющего колеса 7.
- Гусеничная лента 14.
- Ось ножной педали 18
- Подшипники на лапках 19
- Ножная педаль 20.
- Передняя пружина сжатия 21.
- Ботинок 26.
- Шнуровка 27.
- Нога пользователя 39.
На рисунке Фиг. 3 представлен вид сзади с отображением скрытых деталей.
Показаны:
- Рама 1.
- Оси катков 2.
- Опорные катки 3.
- Выемка катка 4.
- Перо трака 5.
- Электродвигатель 8.
- Вал ротора 9.
- Редуктор 10.
- Ось рабочего колеса 11.
- Рабочее колесо 12.
- Подшипник 13.
- Гусеничная лента 14.
- Шарнир основного подвижного аккумулятора 15.
- Основной аккумулятор 16.
- Нога пользователя 39.
На рисунке Фиг. 4 представлен общий вид гусеничного конька сбоку.
На рисунке Фиг. 5 представлен общий вид спереди.
На рисунке Фиг. 6 представлен общий вид сзади.
На рисунке Фиг. 7 представлен вид гусеничного конька сбоку с защитным щитком и дополнительными аккумуляторами с отображением скрытых деталей.
Показаны:
- Рама 1.
- Оси катков 2.
- Опорные катки 3.
- Перья траков 5.
- Направляющее колесо 6.
- Ось направляющего колеса 7.
- Электродвигатель 8.
- Вал ротора 9.
- Редуктор 10.
- Ось рабочего колеса 11.
- Рабочее колесо 12.
- Гусеничная лента 14.
- Шарнир основного подвижного аккумулятора 15.
- Основной аккумулятор 16.
- Пружина 17.
- Ось ножной педали 18.
- Подшипник на лапках 19.
- Ножная педаль 20.
- Передняя пружина сжатия 21.
- Задняя пружина сжатия 22.
- Переключатель полярности напряжения 23.
- Рукоятка регулятора оборотов двигателя 24.
- Регулятор оборотов двигателя 25.
- Ботинок 26.
- Шнуровка 27.
- Молния 28.
- Нажимной выключатель 29.
- Углубление 30.
- Выступ 31.
- Отверстие 32.
- Подвижная вдоль ступни часть щитка 33.
- Шарнир 34.
- Подвижная поперек ступни часть 35.
- Подвижная поперек ступни часть 36.
- Наколенная часть 37.
- Регулировочное по высоте соединение 38.
- Нога пользователя 39.
- Мягкое крепление 40
- Дополнительные съемные аккумуляторы 41.
На рисунке Фиг. 8 представлен вид гусеничного конька спереди с защитным щитком и дополнительными аккумуляторами с отображением скрытых деталей.
Показаны:
- Рама 1.
- Оси катков 2
- Опорные катки 3.
- Выемка катка 4.
- Перо трака 5.
- Направляющее колесо 6.
- Ось направляющего колеса 7.
- Гусеничная лента 14.
- Ось ножной педали 18
- Подшипники на лапках 19
- Ножная педаль 20.
- Передняя пружина сжатия 21.
- Ботинок 26.
- Шнуровка 27.
- Подвижная вдоль ступни часть щитка 33.
- Шарнир 34.
- Подвижная поперек ступни часть 35.
- Подвижная поперек ступни часть 36.
- Наколенная часть 37.
- Регулировочное по высоте соединение 38.
- Нога пользователя 39.
- Дополнительные съемные аккумуляторы 41.
На рисунке Фиг. 9 представлен вид сзади с защитным щитком и дополнительными аккумуляторами с отображением скрытых деталей.
Показаны:
- Рама 1.
- Оси катков 2.
- Опорные катки 3.
- Выемка катка 4.
- Перо трака 5.
- Электродвигатель 8.
- Вал ротора 9.
- Редуктор 10.
- Ось рабочего колеса 11.
- Рабочее колесо 12.
- Подшипник 13.
- Гусеничная лента 14.
- Шарнир основного подвижного аккумулятора 15.
- Основной аккумулятор 16.
- Подвижная вдоль ступни часть щитка 33.
- Подвижная поперек ступни часть 35.
- Подвижная поперек ступни часть 36.
- Регулировочное по высоте соединение 38.
- Нога пользователя 39.
- Мягкое крепление 40
На рисунке Фиг. 10 представлен общий вид сбоку с защитным щитком и дополнительными аккумуляторами.
На рисунке Фиг. 11 представлен общий вид спереди с защитным щитком и дополнительными аккумуляторами.
На рисунке Фиг. 12 представлен общий вид сзади с защитным щитком и дополнительными аккумуляторами.
На рисунке Фиг. 13 показано движение вперед.
На рисунке Фиг. 14 показано движение назад и торможение.
На рисунке Фиг. 15 представлен вид сверху.
Показаны:
- Рама 1.
- Редуктор 10.
- Гусеничная лента 14.
- Основной аккумулятор 16.
- Пружина 17.
- Ножная педаль 20.
- Ботинок 26.
- Шнуровка 27.
- Выступ 31.
На рисунке Фиг. 16 представлен общий вид сверху с защитным щитком и дополнительными аккумуляторами.
Показаны:
- Рама 1.
- Редуктор 10.
- Гусеничная лента 14.
- Основной аккумулятор 16.
- Пружина 17.
- Ножная педаль 20.
- Ботинок 26.
- Выступ 31.
- Подвижная вдоль ступни часть щитка 33.
- Подвижная поперек ступни часть 35.
- Подвижная поперек ступни часть 36.
- Дополнительные съемные аккумуляторы 41.
На рисунке Фиг. 17 показана устойчивость коньков при продольном раздвижении ног.
На рисунке Фиг. 18 представлена схема движения коньков на подъем.
На рисунке Фиг. 19 представлена схема движения коньков под уклон.
На рисунке Фиг. 20 представлены специальные съемные лыжи. Вид сбоку с отображением скрытых деталей.
Показаны:
- Заостренные кверху концы 42.
- Ребра жесткости 44.
- Переднее жесткое крепление 45.
- Заднее жесткое крепление 46.
- Защелка-фиксатор 47.
- Отверстия для крепления защитного щитка 48.
На рисунке Фиг.21 представлены специальные съемные лыжи. Вид сверху.
Показаны:
- Заостренные кверху концы 42.
- Прорезь под раму конька 43.
- Ребра жесткости 44.
- Переднее жесткое крепление 45.
- Заднее жесткое крепление 46.
- Защелка-фиксатор 47.
На рисунке Фиг. 22 представлен вид сбоку конька с надетой лыжей с отображением скрытых деталей.
Показаны:
- Рама 1.
- Гусеница 14.
- Углубление 30.
- Выступ 31.
- Заостренные кверху концы лыж 42.
- Ребра жесткости 44.
- Переднее жесткое крепление 45.
- Заднее жесткое крепление 46.
- Защелка-фиксатор 47.
На рисунке Фиг. 23 представлен общий вид сбоку конька с надетой лыжей.
Индивидуальный гусеничный движитель.
Фиг. 1
17
25 19 29 27 8
9
26
21 15
30
31
7
2 3 14 32 1 23 18 24 22 11 12
Индивидуальный гусеничный движитель
Вид спереди Вид сзади
Фиг. 2 Фиг. 3
39 39
27 8
21 15
18
6
19 1 10 13
7 2 12 1
2 14 5 4 3 14 4 5 3 11 2
Индивидуальный гусеничный движитель. Общий вид.
Фиг. 4
Индивидуальный Гусеничный движитель. Общий вид
Вид спереди Вид сзади
Фиг. 5 Фиг. 6
Индивидуальный гусеничный движитель с защитным щитком
и дополнительными аккумуляторами
Фиг. 7
37
41
17
35 28
16
27
25 19 29 33 34 8
9
26
21 15
30
31
7
2 3 14 32 1 23 18 24 22 11 12
Индивидуальный гусеничный движитель с дополнительными аккумуляторами
Вид спереди Вид сзади
Фиг. 8 Фиг. 9
39 39
37 36
41
33 27 8
26 20 33
21 18 15
6 1
19 1 10 13
7 2 12 1
2 14 5 4 3 14 4 5 3 11 2
Индивидуальный гусеничный движитель с защитным щитком
и дополнительными аккумуляторами. Общий вид.
Фиг. 10
Индивидуальный гусеничный движитель с защитным щитком
и дополнительными аккумуляторами. Внешний вид
Вид спереди Вид сзади
Фиг 11 Фиг 12
Индивидуальный гусеничный движитель. Движение вперед.
Фиг. 13
Индивидуальный гусеничный движитель. Движение назад и торможение.
Фиг. 14
Индивидуальный гусеничный движитель
(вид сверху)
Фиг. 15
14 1 26 27 20 16 31
17 10
Индивидуальный гусеничный движитель с защитным щитком
(вид сверху)
Фиг. 16
1 26 36 35 33 26 16 31
14 41 20 17 10
Фиг 17
Ноги не разъезжаются
Фиг 18. Фиг 19.
Въезд на подъем Спуск под уклон
Лыжи к индивидуальному гусеничному движителю
Фиг 20
Вид сбоку
45 48 47
42 44 46 42
Фиг 21
Вид сверху
42 45 43 44 46 47 42
Одна из съемных лыж к индивидуальному гусеничному движителю в рабочем положении
Фиг. 22
.
1 14 31 46
Общий вид одной из съемных лыж к индивидуальному гусеничному движителю в рабочем положении
Фиг. 23
.
Комплектующие
для создания опытного образца пары коньков Индивидуального гусеничного движителя, по мелкооптовой цене.
1. Ось для самокатов длиной 120 мм, диаметром 8 мм 12 шт. по 200 р = 2400 р.
2. Стержень (пруток) алюминиевый диаметром 50-60 мм для изготовления 8 опорных катков - 0,5 м (1 кг) по 300 р = 150 р.
3. Стержень (пруток) алюминиевый диаметром 20 мм для изготовления 2 направляющих колес - 0,1 м (0.2 кг) по 200 р = 10 р.
4. Стержень (пруток) стальной диаметром 20 мм для изготовления 2 рабочих колес вместе с осью – 0,2 м (1 кг) по 100 р = 100 р.
5. Подшипники на лапках с внутренним диаметром (8мм) толщина 13 мм, высотой примерно 28 мм. 6 шт, ценой по 100 р = 600 р
6. Электродвигатели с редуктором постоянного тока напряжением 12-48 вольт диаметром в пределах 100 мм и длинной до 100 мм мощностью 350-400 ватт по цене 3000 р = 6000 р.
7. Регуляторы оборотов двигателя постоянного тока Цена 135х2 = 270 р
8. Аккумуляторы размерами не более 100х100х100 мм 2 штукипо цене 3000х2= 6000 р. И размером 60-80х25х 120 мм. 2 шт. по 1500 р= 3000 р. Итого 9000 р.
9.Кнопочные выключатели без фиксации 2 шт. по цене 25 р = 50 р.
10. Переключатели полярности 2 шт. с рычагом по цене 100 р за шт.= 200 р
11. Профессиональные ботинки для коньков 43 размера по цене
3000 р
12. Подшипники к роликовым конькам № 628 с внутренним диаметром 8 мм, наружным 24 мм и шириной 8 мм – 20 шт. по цене 50 р. = 1000 р
13. Швеллер дюралевый 80-100х45х6 мм длиной 1 м. по цене 100 р за пог. м.= 100 р.
14. Пружины для седла велосипеда 4 шт по цене 55 р = 220 р
15. Провода и крепежные детали ~ 900 р.
16. Гусеницы резиновые шириной 70-90 мм, состоящие из отдельных траков, выполненных из резины с завулканизированными внутри металлическими штампованными соединительными деталями с последовательным резинометаллическим шарниром с закрытой жидкой смазкой ~ 3000 р.
17. Дюралевый лист для лыж длиной 1500 мм, шириной 300 мм, толщиной 5 мм. – ценой 1000 р.
Итого ~ 28 000 р.
Люди большую часть времени (работа, покупки, отдых и лечение) проводят в радиусе 5 км. от дома, с пешим преодолением за день не более 15-20 км. Использование на таких расстояниях автотранспорта неэкономично, а в сельской местности еще и проблематично. Поэтому предлагаемые гусеничные коньки будут иметь спрос.
Девайсу достаточно обеспечить непрерывную одно-двух часовую работу на одной зарядке при скорости 20 км/ч (по воде не менее 40 км/ч) и нагрузке 120-150 кг, с возможностью преодоления подъемов под углом не менее 45 градусов.
Желательна автоматическая рекуперация электроэнергии при движении под уклон.