КОЛЕСО С РЕГУЛИРУЕМЫМ ДАВЛЕНИЕМ Российский патент 1994 года по МПК B64C25/36 

Изобретение относится к самолетостроению, а именно к устройствам, защищающим летательный аппарат от вредного воздействия вибраций, возникающих от контакта колес со взлетно-посадочной полосой.

Известно колесо транспортного средства, содержащее обод, соединенный со ступицей, эластичный обруч, арочные пружины, концы которых отогнуты к обручу в виде дуги длиной не менее половины окружности с радиусом кривизны, меньшим чем у боковых пружин, при этом эластичный обруч расположен в экваториальной области колеса и снабжен в зоне арочных пружин отогнутыми внутрь колеса и охватывающими концы последних лапками и грунтозацепами, отогнутыми наружу колеса и охватывающими центральную часть арочных пружин.

Однако указанное устройство имеет линейную упругую характеристику, а следовательно, относительно высокую жесткость, что не может обеспечить эффективного гашения колебаний низкой частоты.

Кроме того, известно колесо с регулируемым давлением, являющееся прототипом изобретения и содержащее обод с установленным на нем металлическим элементом, на котором закреплен диск, выполненный в виде тороидальной оболочки, внутренняя полость которой заполнена сжатым газом постоянного давления. Снаружи тороидальная оболочка охвачена эластичным бандажом, кроме того, на ободе установлена шина с протекторной частью, образующая полость между ободом, тороидальной оболочкой и металлическим элементом. Шина заполнена сжатым газом с возможностью изменения давления. В экваториальной плоскости шины образована складка, которая полностью сглаживается при нагружении колеса.

Работает устройство следующим образом.

При движении транспортного средства по трассам с твердым покрытием колесо работает как обычное. При переходе с твердого грунта на рыхлый давление в полости шины снижается до величины, обеспечивающей контакт тороидальной оболочки с внутренней поверхностью шины, при этом основная часть нагрузки на грунт передается через опорную поверхность тороидальной оболочки.

Однако указанное устройство обеспечивает эффективное гашение механических колебаний в диапазоне частот, ограниченном снизу собственной частотой колеса, которая определяется его жесткостью и зависит от габаритов, так как указанное колесо имеет линейную упругую характеристику.

Целью изобретения является расширение диапазона гасимых колебаний в сторону низких частот путем обеспечения квазинулевой жесткости колеса в широком интервале нагрузок.

Это достигается тем, что в устройстве, содержащем обод с установленным на нем металлическим элементом, на котором закреплена тороидальная оболочка, снаружи охваченная бандажом, кроме того, на ободе установлена шина с протекторной частью, образующая полость между ободом, оболочкой, бандажом и металлическим элементом, металлический элемент выполнен Н-образной формы, а на его щеках установлен бандаж из упругого материала, выполненный в виде хлопающей мембраны, при этом в полости, образованной щеками Н-образного металлического элемента и бандажа, размещена тороидальная оболочка с возможностью изменения внутреннего давления, а в экваториальной плоскости шины, с внутренней ее стороны, выполнен кольцеобразный выступ, упирающийся в периферийную поверхность бандажа в его экваториальной части.

Бандаж, кроме того, может быть выполнен из набора плоских пружин, равномерно распределенных по периметру металлического элемента и поджатых в осевом направлении до состояния продольного изгиба. Кроме того, обод и металлический элемент могут быть выполнены как одна деталь.

Предлагаемое решение соответствует критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 схематично изображено предлагаемое колесо; на фиг. 2 - поперечное сечение колеса; на фиг. 3 - поперечное сечение колеса с бандажом, выполненным из набора плоских пружин, поджатых в осевом направлении до состояния продольного изгиба, на фиг.4 - упругая характеристика бандажа; на фиг. 5 - семейство упругих характеристик тороидальной оболочки в зависимости от давления газа, заключенного в ее внутренней полости; на фиг. 6 - семейство упругих характеристик колеса в целом.

Колесо содержит обод 1, установленный на оси 2, Н-образный металлический элемент 3, закрепленный на ободе 1, бандаж 4, установленный на щеках Н-образного металлического элемента 3, тороидальную оболочку 5, внутренняя полость которой заполнена сжатым воздухом, при этом тороидальная оболочка 5 размещена в полости образованной бандажом 4 и щеками Н-образного металлического элемента 3, кроме того, тороидальная оболочка снабжена штуцером 6, который через систему отверстий в Н-образном металлическом элементе 3, ободе 1, оси 2 связан с пневмосистемой транспортного средства, а на ободе 1 установлена шина с протекторной частью 7, охватывающая бандаж 4 и упирающаяся в его периферийную поверхность внутренним кольцеобразным выступом в экваториальной плоскости.

В колесе с регулируемым давлением бандаж может быть выполнен из набора плоских пружин 8, установленных на щеках Н-образного металлического элемента 3 и поджатых в осевом направлении до состояния продольного изгиба.

Колесо работает следующим образом.

Под действием прижимного усилия, передаваемого от грунта через кольцеобразный выступ шины 7 на периферийную часть бандажа 4, последний деформируется и входит в состояние неустойчивого равновесия (фиг. 4, участок 1-2 упругой характеристики бандажа), при этом тороидальная оболочка 5, заполненная сжатым воздухом, деформируется по линейному закону (фиг.5). В результате суммирования усилий от деформаций бандажа 4 и сжатого воздуха внутри тороидальной оболочки 5 формируется нелинейная S-образная упругая характеристика колеса в целом, благодаря чему реализуется эффект квазинулевой жесткости (фиг.8), что обеспечивает эффективное гашение механических колебаний низкой частоты. S-образная характеристика поддерживается в широком интервале нагрузок за счет изменения давления сжатого воздуха во внутренней полости тороидальной оболочки 5.

Колесо с бандажом, выполненным из набора плоских пружин, поджатых в осевом направлении до состояния продольного изгиба, работает следующим образом.

Под действием приложенного усилия, передаваемого от грунта через кольцеобразный выступ шины 7 на плоскую пружину 9, последняя деформируется и входит в положение неустойчивого равновесия (фиг. 4, участок 1-2), при этом сжатый воздух внутри тороидальной оболочки 5 деформируется по линейному закону (фиг. 5). В результате суммирования усилий от деформаций плоской пружины и сжатого воздуха внутри тороидальной оболочки 5 формируется S-образная упругая характеристика колеса в целом (фиг.6), благодаря чему реализуется эффект квазинулевой жесткости, который поддерживается в широком интервале нагрузок за счет изменения давления сжатого воздуха в тороидальной оболочке, при перекатывании колеса усилие постепенно передается от предыдущей плоской пружины к последующей.

Изобретение по сравнению с прототипом позволяет защищать воздушное судно от воздействия вибраций не только высокой частоты, но и низкой, что особенно важно, например, при посадке самолета, так как основная амортизирующая система включается при полной нагрузке на шасси, а в момент касания колес взлетно-посадочной полосы она не работает.

Изобретение относится к самолетостроению и может быть использовано для защиты летательного аппарата от вредного воздействия вибраций, возникающих от контакта колес со взлетно-посадочной полосой. Целью изобретения является расширение диапазона гасимых колебаний в сторону низких частот путем обеспечения квазинулевой жесткости колеса в широком интервале нагрузок. Колесо с регулируемым давлением содержит обод 1, установленный на оси 2, н - образный металлический элемент 3, закрепленный на ободе 1, бандаж 4, установленный на щеках н - образного металлического элемента 3, тороидальную оболочку 5, внутренняя полость которой заполнена сжатым воздухом, при этом тороидальная оболочка 5 размещена в полости, образованной бандажом 4 и щеками н - образного металлического элемента 3. Кроме того, тороидальная оболочка снабжена штуцером 6, который через систему отверстий в н - образном металлическом элементе 3, ободе 1, оси 2 связан с пневмосистемой транспортного средства, а на ободе 1 установлена шина с протекторной частью 7, охватывающая бандаж 4 и упирающаяся в его периферийную поверхность внутренним кольцеобразным выступом в экваториальной плоскости. Бандаж 4 может быть выполнен из набора плоских пружин, установленных на щеках н - образного металлического элемента 3 и поджатых в осевом направлении до состояния продольного изгиба. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. КОЛЕСО С РЕГУЛИРУЕМЫМ ДАВЛЕНИЕМ, содержащее обод с металлическим элементом, закрепленную на металлическом элементе тороидальную оболочку, снаружи охваченную бандажем и установленную на ободе шину с протекторной частью, образующую полость между ободом, оболочкой, бандажем и металлическим элементом и выполненную в ее продольной вертикальной плоскости симметрии с внутренней стороны с кольцеобразным выступом, упирающимся в поверхности бандажа, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона гасимых колебаний в сторону низких частот путем обеспечения квазинулевой жесткости колеса в широком диапазоне нагрузок, металлический элемент выполнен Н-образной формы, бандаж выполнен из упругого материала в виде мембраны и установлен на щеках Н-образного металлического элемента, а тороидальная оболочка выполнена с возможностью изменения внутреннего давления и размещена в полости, образованной щеками Н-образного металлического элемента и бандажа. 2. Колесо по п.1, отличающееся тем, что бандаж выполнен из набора плоских пружин, равномерно распределенных по периметру металлического элемента и поджатых в осевом направлении до состояния продольного изгиба. 3. Колесо по пп.1 и 2, отличающееся тем, что обод и металлический элемент выполнены как одна деталь.