Результат интеллектуальной деятельности: Револьверное шасси наземного транспортного средства повышенной проходимости

Изобретение относится к наземному безрельсовому транспорту, конкретно к шасси повышенной проходимости с комбинацией движителей, с возможностью выборочного ввода их в работу на местности, главным образом при резком изменении несущей способности опорной поверхности (грунта).

Известны наземные транспортные средства (ТС) с основным и дополнительным движителями, в которых реализован способ временного (при необходимости -в тяжелых дорожных условиях) повышения тяговых возможностей и снижения давления на грунт. При этом дополнительный движитель используют, вводя его (из вывешенного транспортного положения) во взаимодействие с грунтом (рабочее положение). В качестве дополнительных используют, как правило, движители: колесный, гусеничный и шнековый (роторно-винтовой) [RU 2347709 С2, B62D 55/04, 27.02.2009; RU 2498922 С1, B62D 57/036, 20.11.2013]. Либо на выбор - один из двух, как это предложено в проектах так называемых «револьверных» ТС [RU 2610841 С1, B60F 3/00, 16.02.2017, Бюл. №5; RU 2612450 С1, B62D 57/00, 09.03.2017, Бюл. №7].

Наиболее близким к заявляемому устройству аналогом (прототипом) по назначению и совокупности существенных конструктивных признаков однозначно является револьверное шасси наземного транспортного средства повышенной проходимости, содержащее несущую конструкцию и движители, при этом несущая конструкция оснащена, по меньшей мере, одной револьверной турелью с приводом поворота и возможностью фиксации в заданном положении, на которой в качестве, по меньшей мере, двух сменных элементов установлены различные движители, при этом ось ее поворота может быть горизонтальной или под некоторым углом к опорной поверхности, достаточным для обеспечения приподнятого положения над опорной поверхностью не находящегося в рабочем положении сменного элемента, и, кроме того, предусмотрен, по меньшей мере, один силовой цилиндр с выдвижным штоком и опорной пятой, установленный на несущей конструкции вне турели, с возможностью работы в вертикальном положении и поднятия при этом несущей конструкции над опорной поверхностью на высоту, достаточную для свободного поворота турели [RU 2612450 С1, B62D 57/00, 09.03.2017, Бюл. №7].

В нем силовые цилиндры установлены вертикально и неповоротно.

Однако, при всех положительных качествах такого шасси, в нем силовые цилиндры однофункциональны., а при вывешивании турели на наклонной поверхности, в частности, при движении в гору (где вероятность перехода на гусеничный движитель наиболее велика), возникает проблема статической устойчивости системы из-за нескомпенсированности угла наклона поверхности углом наклона силового цилиндра.

Задачей (проблемой), на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение технико-эксплуатационных возможностей револьверного шасси.

Технический результат в соответствии с поставленной задачей (проблемой) достигается за счет того, что в револьверном шасси наземного транспортного средства повышенной проходимости, содержащем несущую конструкцию и движители, при этом несущая конструкция оснащена, по меньшей мере, одной револьверной турелью с приводом поворота и возможностью фиксации в заданном положении, на которой в качестве, по меньшей мере, двух сменных элементов установлены различные движители, при этом ось ее поворота может быть горизонтальной или под некоторым углом к опорной поверхности, достаточным для обеспечения приподнятого положения над опорной поверхностью не находящегося в рабочем положении сменного элемента, и, кроме того, предусмотрен, по меньшей мере, один силовой цилиндр с выдвижным штоком и опорной пятой, установленный на несущей конструкции вне турели, с возможностью работы в вертикальном положении и поднятия при этом несущей конструкции над опорной поверхностью на высоту, достаточную для свободного поворота турели, согласно заявляемому изобретению, силовой цилиндр установлен на несущей конструкции шарнирно, с возможностью управляемого наклона назад под острым углом для устойчивого поднятия несущей конструкции на подъеме в гору или для самовытаскивания шасси отталкиванием от опорной поверхности или для использования в качестве стояночного тормоза.

Технический результат достигается также за счет дополнительных существенных признаков (при сформулированной выше основной совокупности существенных признаков) способа:

- при силовом цилиндре может быть предусмотрен вспомогательный силовой цилиндр, корпус которого тоже шарнирно закреплен на несущей конструкции вне турели, а конец выдвижного штока шарнирно закреплен на корпусе упомянутого основного силового цилиндра на удалении от шарнира его установки (это оптимальный путь реализации возможности установки силового цилиндра под различными углами, особенно если используются гидравлические цилиндры);

- при любой из указанных совокупности существенных признаков, шасси может содержать два одинаковых основных силовых цилиндра, симметрично по бортам несущей конструкции, с возможностью их фиксированной установки в нерабочее горизонтальное или близкое к горизонтальному положение (это оптимальное сочетание количества и расположения силовых цилиндров - на максимальной поперечной базе, при каждом заднем колесе, с учетом требований по устойчивости вывешивания револьверной турели, по условиям самовытаскивания и по возможностям компоновки шасси, машины в целом и сохранения дорожного просвета).

Среди массива известных устройств не обнаружены такие, совокупность существенных признаков которых совпадала бы с заявленной совокупностью признаков. В то же время, именно за счет последней достигается новый технический результат, что обусловливает наличие у заявляемого устройства квалификационного признака «мировой уровень новизны».

При всей свое краткости формулировки, совокупность отличительных существенных признаков заявляемого устройства, не является простой суммой известных технических результатов применения порознь известных компонентов системы. Имеет место «сверхэффект» (в патентоведческом значении этого термина), который не был очевидным для специалиста из достигнутого уровня техники (разумеется, до рассмотрения заявляемого технического решения. С целым спектром дополнительных технико-эксплуатационных возможностей (ТЭВ). Это убедительно демонстрирует изобретательский уровень разработки как второй из триады квалификационных признаков изобретения.

Третий квалификационный признак, - промышленная применимость, - также неоспорим и вытекает, прежде всего, из того же богатейшего опыта проектирования, производства, эксплуатации и ремонта гидро- и пневмооборудования (в том числе силовых цилиндров).

Подробнее сущность изобретения раскрывается в приведенном ниже примере реализации (частный случай револьверной турели с горизонтальной осью ее поворота) и иллюстрируется упрощенными (схематическими) чертежами, на которых представлено:

на фиг. 1 - револьверное шасси наземного транспортного средства, общий вид сбоку в готовности эксплуатации на колесном ходу с нерабочим положением силовых цилиндров;

на фиг. 2 - процесс самовытаскивания застрявшего шасси на колесном ходу, с использованием силовых цилиндров как средства самовытаскивания, вид сбоку, где F₁ - усилие на штоке основного силового цилиндра; F₂ - горизонтальная составляющая усилия F₁;

на фиг. 3 - шасси в приподнятом, посредством силовых цилиндров, положении для поворота револьверной турели с целью замены колесного движителя на гусеничный (только сзади), вид сбоку, где F₃ - усилие на штоке основного силового цилиндра;

на фиг. 4 - шасси в приподнятом, посредством силовых цилиндров, положении по завершении замены колесного движителя гусеничным (только сзади), вид сбоку.

Примечание: на иллюстрациях размеры силовых цилиндров условно несколько увеличены для наглядности.

Револьверное шасси наземного транспортного средства повышенной проходимости содержит несущую конструкцию 1 и движители - колесный (передние колеса 2 и задние колеса 3) и, в качестве дополнительного, гусеничный 4 заднего расположения). Несущая конструкция 1 оснащена, по меньшей мере, одной револьверной турелью 5 с приводом поворота (не показан) и возможностью фиксации (фиксатор не показан) в заданном угловом положении. На турели 5 в качестве, по меньшей мере, двух сменных элементов установлены различные движители из числа упомянутых (на фиг. 1 задние колеса 3 - внизу, т.е. в рабочем положении, гусеничный 4 - вверху, т.е. в нерабочем положении). Ось 6 поворота турели 5 в данном примере горизонтальна.

Кроме того, предусмотрен один (в продольной вертикальной плоскости шасси) или (предпочтительно) или два одинаковых слева и справа по бортам несущей конструкции 1) силовой цилиндр 7 (как правило, гидравлический) с выдвижным штоком 8 и опорной пятой 9 (предпочтительно на шарнире 10). В любом случае, цилиндр 7 установлен на несущей конструкции 1 вне турели 5, с возможностью поднятия несущей конструкции над опорной поверхностью на высоту, достаточную для свободного поворота турели 5 вокруг оси 6. Силовой цилиндр 7 установлен на несущей конструкции 1 на шарнире 11 с поперечной осью, с возможностью управляемого (см. следующий абзац) наклона назад (на фигурах - влево) под острым углом для устойчивого поднятия несущей конструкции 1 на подъеме шасси в гору или для самовытаскивания шасси отталкиванием от опорной поверхности или для использования в качестве стояночного тормоза/противоугонного устройства.

Как один из возможных частных примеров реализации упомянутой возможности управляемого наклона цилиндра 7 назад, при цилиндре 7 предусмотрен вспомогательный силовой цилиндр 12 (возможно, того же типоразмера, что и цилиндр 7), корпус которого тоже шарнирно (шарнир 13) закреплен на несущей конструкции 1 вне турели 5, а конец выдвижного штока шарнирно (шарнир 14) закреплен на корпусе основного силового цилиндра 7 на удалении от шарнира 11. Тогда цилиндр 7 целесообразно называть «основным», чтобы отличать от «вспомогательного» цилиндра 12.

При двух симметрично установленных по бортам несущей конструкции 1 цилиндрах 7 (и, соответственно, двух вспомогательных цилиндрах 12), рекомендуется их установка (опять же посредством цилиндров 12) в нерабочее (транспортное) фиксированное положение с нулевым углом наклона или близким к нулевому (см. фиг. 1), то есть в горизонтальное положение.

В альтернативном примере шасси, не показанном, но аналогичном второму примеру в прототипе, ось 6 расположена под некоторым углом к опорной поверхности, достаточным для обеспечения приподнятого положения над опорной поверхностью не находящегося в рабочем положении сменного элемента (3, 4). При этом турель 5 имеет треугольный профили и гусеничный движитель 4 расположен не вверху, а сзади.

Устройство работает (функционирует) следующим образом.

На грунте (дороге) с высокой несущей способностью шасси перемещается за счет колесного движителя (на колесах 2, 3). Цилиндры 7, 12 установлены в нерабочем (транспортном) положении (см. фиг. 1).

В случае неожиданного застревания шасси (в частности, при бесперспективном буксовании колеса / колес 3) на локальном препятствии, цилиндр 7 переводят, посредством цилиндра 12, из нерабочего (горизонтального) положения в положение с наклоном под острым углом назад. После этого однократно или многократно (в зависимости от результативности работы цилиндра 7 как средства самовытаскивания шасси) выдвигают-задвигают его шток 8, воздействуя пятой 9 с усилием F₁ на грунт в «проблемной» зоне перед колесом (колесами) 3. То есть отталкиваясь за счет горизонтальной составляющей F₂ указанного усилия F₁ (см. фиг. 2).

На грунте (дороге) заведомо с низкой несущей способностью (или непосредственно перед указанными тяжелыми условиями эксплуатации), в статическом положении шасси (см. фиг. 3), цилиндр 7 переводят, посредством цилиндра 12, из горизонтального или наклонного (см. выше) в вертикальное положение и выдвигают шток 8 последнего до упора пяты 9 в опорную поверхность (грунт, дорогу). Продолжая выдвижение штока 8 с усилием F₃, поднимают несущую конструкцию 1 (вывешивают колеса 3) над опорной поверхностью на высоту, достаточную для свободного поворота турели 5. Шарнир 10 компенсирует возникающее при подъеме угловое отклонение цилиндра 7 от перпендикулярности к опорной поверхности. После чего поворачивают турель 5, посредством ее привода, на угол 180°, вследствие чего задняя часть колесного движителя - колеса 3 уступает рабочее положение гусеничному движителю 4 заднего расположения. Шток 8 вдвигают (при этом движитель 4 опускается на опорную поверхность) и цилиндры 7, 12 переводят в нерабочее положение. Шасси готово к дальнейшей эксплуатации на колесно-гусеничной (полугусеничной) ходовой части.

В случаях, когда потребность перехода с колесного 2, 3 на гусеничный 4 движитель возникает на подъеме в гору, в обеспечение устойчивости вывешивания турели 5 цилиндру 7 задают, посредством цилиндра 12, острый угол наклона назад, т.е. не вертикальное положение, как на горизонтальной поверхности, компенсируя частично или полностью угол подъема дороги.

На временной или длительной стоянке (как на горизонтальной, так и на наклонной поверхности) цилиндр 7 можно опустить вниз и выдвинуть шток 8 до упора пятой 9 в грунт, превратив устройство в стояночный тормоз / противоугонное устройство.

Описанный конкретный пример устройства не исключают других возможных примеров в рамках заявляемой совокупности существенных признаков (см. формулу изобретения).

Использование изобретения позволяет решить поставленную задачу по повышению проходимости, расширив технико-эксплуатационные показатели (ТЭП) револьверного шасси. Расширение ТЭП заключается в следующих дополнительных возможностях (при сохранении положительных качеств револьверного шасси-прототипа):

- использовать силовой (здесь - основной) цилиндр как средство самовытаскивания шасси при застревании (в том числе пробуксовке задних колес и даже гусениц) в тяжелых дорожных условиях;

- использовать силовой цилиндр как дополнительный стояночный тормоз / противоугонное средство;

- обеспечить устойчивое поднятие шасси для свободного поворота турели не только на горизонтальной опорной поверхности, но и на подъеме (где чаще возникает потребность в замене колесного движителя гусеничным);

- регулировать величину наклона силового цилиндра (здесь - основного посредством вспомогательного), в чем возникает потребность как при поднятии револьверной турели на разную величину в зависимости от профиля опорной поверхности, как на дорожных подъемах с различными углами наклона, так и при самовытаскивании шасси;

- устанавливать силовой цилиндр (здесь - основной) в горизонтальное или почти горизонтальное нерабочее (транспортное) положение.