РУЧНОЕ ОРУДИЕ Российский патент 2006 года по МПК A01B1/02 A01D9/00 

Изобретение предназначено для выполнения различных земляных работ: в саду и огороде, в стесненных условиях забоя в шахтах или метро, в археологических раскопках, в геологических и спасательных партиях.

Известна специальная лопата (US 5120098 А, кл. А 01 В 1/02, 09.06.1992), 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 черенка и служит мощным рычагом для отрыва пласта.

Однако известная конструкция может быть использована только на тяжелых почвах и на специальных работах.

Известен изогнутый в средней части черенок для лопаты и для вил, изобретенный дизайнерами шведской фирмы "Норбергс Редскап" и советскими новаторами (см. журнал "Наука и жизнь" №7 и №11, 1989 г. в рубрике "На садовом участке"). Согласно рекомендациям эргономической биомеханики такие черенки позволяют работать не только мышцами рук, но и более мощными мышцами ног и спины. Однако центральное положение черенка не позволяет приложить осевое усилие ноги и тем самым нарушает известное правило рычага: "рычаг находится в равновесии, когда действующие на него силы обратно пропорциональны плечам" (см. Кикоин И.К. и Кикоин А.К. Физика. Учебное пособие для 8 класса средней школы, "Просвещение", М., 1971, с.174-175. Рис.150).

Это нарушение вызывает потери мышечных усилий при заглублении полотна лопаты размером 2-4 кгс на каждом цикле. Замеры получены при использовании пружинных весов. Опытом было установлено, что на 1 м² поля необходимо сделать примерно 75 циклов. Следовательно, потери мышечных усилий на 1 м² поля в зависимости от почвы (легкая, тяжелая) будут равны 150-300 кгс.

Известна лопата (RU 2171020 С1, кл. А 01 В 1/02, 27.07.2001), которая содержит полотно, тулейку, кронштейн, черенок и ручку. Тулейка лопаты закреплена к кронштейну широким основанием. Черенок имеет конусную форму. На тонком конце черенка посредством симметричной вилки закреплена съемная поворотная ручка.

Указанная лопата по большинству сходных признаков является прототипов предложенного устройства.

Недостатком известной конструкции является то, что при перебрасывании смеси гравия с песком кронштейн лопаты не выдерживает действующих боковых нагрузок и требует усиления прочности изогнутой части лопаты. При перекопке садовых участков с разными почвами (тяжелыми, легкими) в паре с лопатой часто используются вилы. Вилы так же применяются при уборке картофеля, моркови, и свеклы, поэтому по характеру сходства работы логично в агрегате использовать два однородных предмета: лопату и вилы.

В задачу изобретения входило повышение прочности изогнутой части черенка к действующим боковым нагрузкам при минимальном расходе материала, что расширяет сферу применения устройства и максимальное использование элементов конструкции устройства для вил.

Существенными признаками изобретения являются:

- изогнутой формы черенок из тонкостенной трубы из легких и прочных металлов (титановый сплав, нержавеющая сталь);

- полотно лопаты выполнено из легких и прочных металлов (титановый сплав, нержавеющая сталь);

- изогнутая конструкция лопаты (черенок, ручка, скоба) применима для вил;

- минимальное количество сварных швов.

Технический результат от использования устройства:

- повышена прочность основного узла черенка лопаты (вил). Обеспечена коррозийная стойкость устройства;

- под действием притяжения к Земле изогнутая конструкция черенка обеспечивает устойчивое горизонтальное положение полотна (лопаты, вил) и опору, что очень важно при переноске грунта, саженцев и других предметов;

- максимальная унификация элементов с учетом пригодности как для лопаты, так и для вил. Образована площадка-упор для ноги, что обеспечивает перекопку вилами;

- снижено количество сварных швов (один вместо трех);

- синтез совковой и штыковой лопаты позволяет подрезать сорную растительность в зоне легкой досягаемости моторного поля работающего (см. ГОСТ 22269-76 п.2.1);

- упрощена конструкция устройства, снижено количество элементов на две единицы.

Это достигается тем, что в ручном орудии, содержащем полотно лопаты или вил с упорами для ноги, черенок и асимметричную вилку, в которой закреплена съемная, поворотная ручка, согласно изобретению черенок выполнен в виде цилиндрической трубы, которая изогнута с возможностью опоры на ее отогнутую часть ногой, и жестко закреплен к полотну, а упоры для ноги на полотне отогнуты наверх, причем черенок и полотно выполнены из нержавеющей стали.

На фиг.1 изображена лопата, вид сбоку; на фиг.2 - то же, вид спереди; на фиг.3 показан узел крепления черенка к полотну лопаты, а так же к полотну вил с условным размещением подошвы сапога при заглублении полотен; на фиг.4 изображена асимметричная вилка, вид сверху; на фиг.5 изображены вилы, вид сбоку; на фиг.6 - то же, вид спереди.

Лопата (фиг.1, 2) состоит из полотна 1, например, типа лопаты копательной без тулейки, у которой упоры для ног отогнуты наверх, как у совковой лопаты. Полотно выполнено из титанового сплава или нержавеющей стали. К полотну 1 под углом 10°, как у садово-огородных лопат, жестко закреплен черенок 2 в виде тонкостенной изогнутой трубы (диаметром 40×1,5 мм), выполненной из титанового сплава или нержавеющей стали. Колено трубы длиной примерно 175 мм достаточно для размещения мужской подошвы (фиг.3).

На верхней части черенка 2 жестко закреплена металлическая заглушка 3 с резьбовыми отверстиями для винтов 4, которые удерживают асимметрическую вилку 5. На вилке 5 с помощью гладкого цилиндрического стержня 6 и винта 7 крепится сменная вращающаяся деревянная ручка 8 (фиг.4). Техническое решение большинства элементов (ручка, вилка и черенок) удачно применимо и для вил.

Для этого к черенку 2 жестко закрепляют полотно-штамповку 9 из титанового сплава или нержавеющей стали под углом 10° (как у садово-огородных лопат) с 3-мя или 5-тью зубьями без тулейки (фиг.5 и 6).

Работа с лопатой (вилами), например, на садово-огородных работах осуществляется следующим образом.

Перед использованием лопаты (вил) подбирается диаметр ручки по кисти конкретного человека. Резьбовой разъем 6 и 7 позволяет легко менять размер ручки 8 для каждого пользователя. По законам эргономической биомеханики длина черенка с учетом роста конкретного человека должна находиться в оптимальной зоне на высоте от плечевой до локтевой точки или на высоте 910...1580 мм (см. Аруин А.С. и Зациорский В.М. Эргономическая биомеханика. М.: Машиностроение, 1988 г., с.142).

Устанавливается полотно лопаты под удобным углом наклона 10-12° к вертикали. При этом черенок ставится вертикально, таким образом снижается величина наклона туловища или приседаний работающего (если работать по известной технологии с подъемом пласта лопатой). После этого правую ногу устанавливают по осевой линии черенка 2 и, наступив подошвой на полотно лопаты и черенок, заглубляют полотно в грунт. При движении ручки 8 к себе отрывается пласт от монолита. При отрыве пласта ручка 8 проворачивается на стержне 6. Затем перемещают ручку 8 в сторону и с ее помощью полотно 1 с отделенным пластом поворачивают набок и производят возврат полотна 1 и ручки 8 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 провоцируя развитие поясничного болевого синдрома (см. Аурин А.С. и Зациорскйй В.М. Эргономическая биотехника». М.: Машиностроение, 1989 г., с.99-110).

Кроме того, лопатой удобно и легко копать ямки, чистить оросительные канавы и уплотнять боковые части грядок.

Изобретение относится к ручным орудиям и может быть использовано для выполнения различных земляных работ: в саду и огороде, в стесненных условиях забоя в шахтах и метро, в археологических раскопках, в геологических и спасательных партиях. Ручное орудие содержит полотно лопаты или вил с упорами для ноги, черенок и асимметричную вилку, в которой закреплена съемная поворотная ручка. Черенок ручного орудия выполнен в виде цилиндрической трубы, которая изогнута с возможностью опоры на ее отогнутую часть ногой, и жестко закреплен к полотну. Упоры для ноги на полотне отогнуты наверх, причем черенок и полотно выполнены из нержавеющей стали. Это позволит обеспечить удобство эксплуатации, упростить конструкцию, повысить прочность изогнутой части черенка к действующим боковым нагрузкам при минимальном расходе материала, что расширит сферу применения орудия. 6 ил.

Ручное орудие, содержащее полотно лопаты или вил с упорами для ноги, черенок и асимметричную вилку, в которой закреплена съемная, поворотная ручка, отличающееся тем, что черенок выполнен в виде цилиндрической трубы, которая изогнута с возможностью опоры на ее отогнутую часть ногой, и жестко закреплен к полотну, а упоры для ноги на полотне отогнуты наверх, причем черенок и полотно выполнены из нержавеющей стали.