ЛОПАТА Российский патент 2001 года по МПК A01B1/02 A01B1/00 A01B1/22 

Изобретение предназначено для вскапывания почвы при садово-огородных работах.

Известна специальная лопата /US патент N 5120098, кл. A 01 B 1/02, 1992 г. /, которая содержит полотно, кронштейн, тулейку и черенок. Полотно, кронштейн и тулейка изготовлены из единой листовой заготовки. Кронштейн имеет коробчатую жесткую форму и выполняет опорную функцию при подъеме пласта. Черенок изогнут вперед и имеет переменную форму. Нижняя часть черенка имеет прямоугольную форму, которая затем переходит в круглую. Прямоугольная форма черенка увеличивает момент сопротивления и служит мощным рычагом для отрыва пласта. Однако известная конструкция может быть использована только на тяжелых почвах и на специальных работах.

Известный и широко применяемый способ перекопки почвы лопатой состоит из следующих операций: установка полотна лопаты, заглубление, отрыв пласта, подъем пласта, а иногда и его дробление.

Однако трехгодичное использование известной конструкции лопаты /RU патентный N 2119732, кл. A 01 B 1/02, 10.10.98 г./ позволил найти новый легкий способ перекопки почвы, состоящий из следующих операций: установка полотна лопаты, заглубление, отрыв пласта и поворот пласта набок. Это так называемый способ перекопки "плугом", который большей частью применяется при осенней перекопке почвы крупными пластами без его оборота.

Указанная лопата по большинству сходных признаков является прототипом предложенного устройства.

Лопата содержит полотно, жестко связанное кронштейном с тулейкой конусного типа и деревянным конусным черенком с шаровой головкой, размещенной на конце узкой части черенка. Однако использование указанной лопаты с черенком и шаровой головкой не создает достаточный крутящий момент для поворота кронштейна лопаты с пластом. А использование известной ручки посредством вилки на черенке лопаты /см. Лопаты. Технические условия. ГОСТ 19596-87, тип 1, с. 19/ не отвечает требованиям эргономической биомеханики. Ручки, закрепленные посредством вилки, не проворачиваются. Хотя известно, что при отрыве пласта рука работающего перемещается по кривой на угол 35^o. А при подрезке сорняков или скалывания льда /наледи/, без глубокого наклона туловища, рука работающего на ручке посредством вилки совершает возвратно-поступательное движение, проворачиваясь в ручке в пределах 60^o. Поэтому частое использование известной неподвижной ручки при перекопке /примерно 75 циклов на 1 кв.м/ приводит к повреждению кожи руки /болезненные потертости, волдыри, мозоли, связанные с большим давлением ручки на мягкие участки тела ладони/ /см. Аруин А.С. и Зациорский В.М. Эргономическая биомеханика. М.: Машиностроение. 1989, с. 25/.

Неподвижная ручка с заданным диаметром /например, 35 мм/ может не соответствовать размерам кисти конкретного человека.

В эргономических требованиях также нет единых рекомендаций, поэтому диаметр ручки колеблется от 18 до 50 мм.

Например, если ручка имеет "мужской" размер, то производительность труда падает, а травматизм возрастает /см. Аруин А.С. и Зациорский В.М., с. 22/. Поэтому эргономическая биомеханика рекомендует выпускать не менее четырех, пяти типоразмеров с тем, чтобы каждый работающий мог подобрать себе ручку по руке /см. Аруин А.С. и Зациорский В.М., с. 22/.

Кроме всего перечисленного положение жестко закрепленной тулейки к рычагу не отвечает элементарным законам технической механики, т.к. при максимальном изгибающем моменте находящимся внизу тулейки, где должно находитmся самое широкое сечение конуса, однако там находится самое узкое сечение конуса тулейки. А такое положение тулейки как раз и диктует технологию изготовления черенка, которая усложняется за счет необходимости изготовления двух конусов.

В задачу изобретения входило: повышение удобства использования лопаты, снижение травматизма руки, повышение прочности конструкции лопаты и упрощения технологии изготовлении черенка.

Существенными признаками изобретения являются:
- на конце черенка посредством вилки закреплена съемная поворотная ручка;
- конусная тулейка закреплена к кронштейну широким основанием;
- деревянный черенок, имеющий единую конусную форму.

Технический результат от использования устройства:
- снижение мышечных усилий на ручке лопаты и снижение повреждений кожи руки работающего;
- повышение прочности тулейки и деревянного черенка, упрощения технологии изготовления черенка;
- размеры ручки могут быть подобраны и соответствовать кисти руки конкретного человека;
- сокращение длины кронштейна при заданном расстоянии между осями тулейки и полости лопаты.

На фиг. 1 изображена лопата, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид спереди; на фиг. 3 показан вариант крепления черенка в тулейке посредством стального натяжного кольца и шурупов; на фиг. 4 изображена вилка, на которой закреплена съемная поворотная оболочка ручки; на фиг. 5 изображена вилка, на которой закреплена съемная поворотная ручка.

Лопата /фиг. 1/ состоит из полотна 1, например типа лопаты копательной остроконечной без тулейки. К полотну 1 под углом 10^o /как у садово-огородных лопат/ жестко закреплен кронштейн 2 длиной примерно 175 мм, достаточный для размещения мужской подошвы. Нижняя часть кронштейна 2 заточена примерно на 100 мм с учетом возможной толщины пласта. Второй конец кронштейна жестко связан с тулейкой 3 широким основанием, куда входит деревянный черенок 4, имеющий конусную форму тонким концом кверху по мере убывания изгибающего момента. Такое закрепление тулейки повышает прочность самой тулейки, сокращает длину кронштейна за счет широкого сечения конуса, упрощает технологию изготовления конусного черенка и позволяет использовать готовый естественный аналог-черенок из молодых и легких пород деревьев /например, сосны или осины/, учитывая при этом естественную конусность используемого дерева, которая принимается как для тулейки, так и для черенка. При этом отпадает необходимость механической обработки по всей длине. Крепление черенка в тулейке предлагается в двух известных вариантах:
- единый конус тулейки и крепление шурупами;
- частично разрезной конус до высоты кронштейна, который сжимается стальным натяжным кольцом 5 и шурупом.

На тонкой части деревянного черенка 4 закреплена вилка, в которой закреплена ручка в двух вариантах исполнения:
- с подвижной оболочкой 6 ручки, изготовленной из пластиковой трубки, которая надета на неподвижный деревянный стержень 7, закрепленным на другом металлическом стержне 8 винтом 9.

В свою очередь стержень 8 крепится к вилке 10 ручки 11.

- фигурная деревянная /пластиковая/ ручка поворотная свободно проворачивается на металлическом стержне 8, который закреплен в вилке 10 ручки 11 винтом 9.

Процесс работы с лопатой.

Перед использованием лопаты подбирается диаметр ручки по кисти руки конкретного человека. Резьбовой разъем стержня 8 позволяет легко менять размеры деталей 6 и 11 для каждого пользователя. Затем устанавливают полотно лопаты 1 под удобным углом наклона 10-12^o к вертикали. При этом черенок ставится вертикально, таким образом снижается величина наклона туловища или приседанений работающего /если работать по известной технологии с подъемом пласта лопатой/. После этого правую ногу устанавливают по осевой линии кронштейна 2 и, наступая подошвой на полотно лопаты и кронштейн, заглубляют полотно лопаты в грунт. При этом заточенная часть кронштейна 2 доходит до грунта и надрезает пласт. Нажимая на ручку 6 или 11, отрывают пласт от монолита. При отрыве пласта ручка 6 или 11 проворачивается на стержнях 7 или 8. Затем с помощью ручки 6 или 11 полотно с отделенным пластом поворачивают на бок и производят возврат полотна 1 в исходное положение. Так как этот способ работы не требует выполнения самой тяжелой операции - подъема пласта, это значительно облегчает труд и позволяет выполнять все эти операции, держась прямо без наклонов и приседаний, не провацируя развитие поясничного болевого синдрома /радикулиты, ишиас и др./ /см. Аруин А.С. и Зациорский В.М. Эргономическая биомеханика. М.: Машиностроение, 1989 г., с. 99, 110/.

Кроме того, коленчатая конструкция лопаты позволяет удобно использовать ее в качестве скребка при подрезке сорной растительности или для скалывания наледи без глубокого наклона работающего. Такое техническое решение тулейки, ручки и черенка вполне можно применить и для вил, которые часто используются при перекопки садовых участков.

Изобретение предназначено для вскапывания почвы при садово-огородных работах. Конусная тулейка лопаты закреплена к кронштейну широким основанием. На тонком конце черенка посредством вилки закреплена съемная поворотная ручка. Конструкция лопаты позволит увеличить производительность труда и снизить травматизм. Кроме того, перекопка почвы без подъема и оборота пласта, за счет трения скольжения пласта, позволит работающему держаться прямо. 5 ил.

Лопата, содержащая полотно, кронштейн, конусную тулейку, жестко закрепленную к кронштейну, конусный черенок и ручку, отличающаяся тем, что конусная тулейка закреплена к кронштейну широким основанием, а на конце черенка посредством вилки закреплена съемная поворотная ручка.