ПОДВЕСНАЯ ТРАНСПОРТНАЯ СИСТЕМА Российский патент 2007 года по МПК B61B3/02 E01B25/22 

Область техники

Изобретение относится к транспортным механизмам с заданной траекторией движения и может найти применение в сильно пересеченной местности, в сельских районах и т.д.

Уровень техники

Существуют два вида транспортных систем, известных как «подвесные монорельсовые дороги» и «канатные дороги». В современной патентной литературе имеется достаточное количество примеров, отражающих настойчивые попытки объединить близкие по принципу действия устройства. Так, в пат. РФ №2211890 (МПК Е01В 25/00, В61В 13/04, бюл. 25/03) предлагается заменить несущий канат на более сложную, предварительно напряженную трубчатую конструкцию. При этом автор оставляет без изменений основной ходовой «блок» (ролик с канавкой на ободе). Однако движение подобного «блока» по канату всегда сопровождается заметным трением, причиной которого является разница радиусов качения. Идеальный вариант - качение цилиндра по плоскости, поэтому в пат. РФ №2208675 (МПК Е01В 25/00, бюл. 20/03) тот же автор предлагает «напряженный рельс» с плоской поверхностью качения. К сожалению, нерешенными остаются вопросы боковой стабилизации и привода транспортного средства.

Главным «видовым» признаком канатных систем является как раз тянущий канат, который в простейшем случае выполняет одновременно и несущую функцию. Понятно, что длина тянущего каната имеет естественные пределы, в связи с чем область применения канатных систем ограничена. С другой стороны, несущий канат может быть снабжен дополнительными приспособлениями - «ездовыми полками». В таком случае несущий канат может состоять из отдельных отрезков, не связанных между собой и снабженных отдельными натяжными приспособлениями (прообраз - контактная сеть на электрифицированных железных дорогах). Наличие «ездовых полок», т.е. плоскостей качения для цилиндрических роликов, приближает конструкцию к классу монорельсовых систем.

Итак, преимущество пока остается за «монорельсами», а основная идея - регулируемое сцепление ведущих колес с ходовым путем. За аналог здесь взято приводное устройство, описанное в а.с. СССР №1504136 (МПК В61С 15/00, В61В 13/04, бюл. 32/1989). Предлагается в качестве ведущих задействовать боковые ролики (колеса), обычно используемые лишь для боковой стабилизации транспортного средства. Прижимные усилия создаются за счет пружинно-рычажного механизма, наделенного функциями автоматического регулятора. Подобные системы использовались в XIX в. при строительстве туннелей в Альпах (см.: «Вариации на тему одной планеты», Ференц Шебек, изд-во «Корвина», Будапешт, 1972 г., стр.26). К сожалению, правильно поставленная задача простого решения не имеет. Пружинно-рычажный механизм в общем случае «неустойчив», поскольку легко переходит в режим автоколебаний из-за отсутствия в нем требуемых теорией дифференцирующих звеньев. Реальные устройства оказываются сложнее, они включают разнообразные датчики, процессоры и гидравлические исполнительные элементы.

Прототип. Основные существенные признаки «комбинированной» подвесной транспортной системы фигурируют в а.с. СССР №1824333 (МПК В61В 13/04, бюл. 24/93), хотя авторы и не сформулировали оптимального решения. Описанная в а.с. №1824333 система содержит закрепленную на опорах коробчатую балку, вдоль которой перемещается тягач с прицепными вагонетками. Согласно уже сложившейся традиции тягач и вагонетки здесь расположены над балкой, но при этом они снабжены дополнительными прижимными (подпружиненными) роликами, катящимися по нижней поверхности балки. Автоматическое регулирование силы прижима отсутствует, натяжение пружин устанавливается заранее с учетом веса транспортируемых грузов. Фактически авторы воспроизвели конструкцию швейцарских горных инженеров XIX в. (см. выше).

Основной недостаток прототипа - значительное трение и износ роликов, подшипников, а также плоскостей качения. Как известно, при «жестком» контакте двух металлических поверхностей (обода колеса и рельса) необходимы значительные сцепные нагрузки. Фактически же речь идет о режиме напряжений на грани допустимого, что хорошо знакомо конструкторам железнодорожных локомотивов. Именно по указанной причине железнодорожные колеса выполняются составными, имеют упругий «бандаж» и особый профиль сечения. Упругими свойствами обладают и рельсы, прокатываемые из специальной легированной стали. Разумеется, в случае с простейшими роликами малого диаметра и коробчатым «монорельсом» дополнительный прижим не даст желаемого эффекта, а лишь приведет к деформациям и вызовет повышенный износ деталей. Вероятно, авторы и сами понимали ограниченность заявленного решения, поскольку на участках с большими углами подъема предложили снабдить ходовой путь традиционной зубчатой рейкой (кремальером).

Если же вернуться к задаче создания «комбинированной» системы на базе несущего троса (каната), то вопрос преодоления наклонных участков пути становится важнейшим. Для традиционного железнодорожного транспорта допустимые углы подъема не превышают 10 градусов, а выйти за указанный предел можно только путем использования дополнительных покрытий с повышенным коэффициентом сцепления. Даже применение обрезиненных ведущих колес кардинально проблему не решает, поскольку сцепление резины с металлом сильно зависит от наличия водяной пленки.

Задачей настоящего изобретения является разработка подвесной транспортной системы, соединяющей достоинства как традиционных монорельсовых, так и канатных систем.

Предлагаемое решение позволяет при минимальных затратах денежных средств, человеческого труда и материалов обеспечить перевозку грузов и пассажиров в условиях сильно пересеченной местности, в отдаленных районах, а также на природных территориях с особым статусом (заказники, национальные парки).

Раскрытие изобретения

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в 1-м пункте формулы изобретения, общих с прототипом, таких как подвесная транспортная система, включающая ходовой путь в виде балки с двумя противолежащими горизонтальными плоскостями качения и транспортное средство, имеющее наряду с верхними опорными колесами нижние прижимные колеса, и отличительных, существенных признаков, таких как балка, которая имеет П-образный профиль и подвешена посредством центральных стоек, при этом нижняя плоскость качения находится на внутренней поверхности балки и имеет покрытие из материала с повышенным коэффициентом сцепления, а нижние прижимные колеса являются ведущими.

В пунктах 2 и 3 формулы изобретения даны особенности выполнения покрытия, а именно покрытие является сменным и в исходном виде представляет собой рулонный материал типа конвейерной ленты, причем исходная ширина рулонного материала равна сумме горизонтального и двух вертикальных размеров профиля балки, при этом балка внизу имеет направленные наружу наклонные бортики с отверстиями, а крепление сменного покрытия выполнено в виде расположенных под бортиками уголковых накладок и затяжных болтов, находящихся в отверстиях бортиков.

Технический результат от использования изобретения - подвесная транспортная система, соединяющая достоинства как традиционных монорельсовых, так и канатных систем за счет формы балки и использования сменного покрытия, обеспечивающего гарантированное сцепление транспортного средства при значительных продольных нагрузках.

Краткое описание чертежей

Изобретение иллюстрируется чертежами, отражающими только существенные признаки предлагаемого технического решения. На фиг.1 дан поперечный разрез ходового пути, а также показано расположение колес транспортного средства относительно ходовой балки. Фиг. 2 отражает особенности крепления сменного покрытия.

Осуществление изобретения

Подвесная транспортная система (фиг.1) включает ходовой путь в виде балки 1 с двумя противолежащими горизонтальными плоскостями качения и транспортное средство (полностью не показано), имеющее наряду с верхними опорными колесами 2 нижние прижимные колеса 3. Балка 1 имеет П-образный профиль и подвешена посредством центральных стоек 4. Нижняя плоскость качения находится на внутренней поверхности балки 1 и имеет покрытие 5 из материала с повышенным коэффициентом сцепления. Нижние прижимные колеса 3 являются ведущими. Покрытие 5 является сменным и в исходном виде представляет собой рулонный материал типа конвейерной ленты.

Исходная ширина рулонного материала равна сумме горизонтального и двух вертикальных размеров профиля балки 1, при этом балка внизу имеет направленные наружу наклонные бортики 6 с отверстиями 7. Крепление сменного покрытия выполнено в виде расположенных под бортиками уголковых накладок 8 и затяжных болтов 9, находящихся в отверстиях бортиков (фиг.2). Поз. 10 обозначены парные вспомогательные ролики боковой стабилизации (фиг.1).

Ходовая балка 1 имеет ширину примерно 300-400 мм и высоту до 150 мм при толщине металла не более 10 мм. Таким образом, погонная масса балки не превышает 50 кг/м, а при использовании высококачественной стали может быть снижена до 20-25 кг/м. Посредством стоек 4 ходовая балка 1 подвешивается к несущему элементу, роль которого в простейшем случае выполняет трос (канат). Однако наиболее перспективны здесь ленточные напряженные конструкции - «тетрафлексы» (см. пат. РФ №2219082 МПК 7 В61В 13/04, B60L 13/03, Е01В 25/10, бюл. 35/03). При высоте профиля ходовой балки 150 мм стойки 4 должны располагаться на расстоянии 3 м друг от друга. Кроме того, желательно увеличение числа опорных точек (колес 2) для более равномерного распределения нагрузки по длине балки 1.

Самым простым вариантом исполнения покрытия 5 является вязкое адгезионное вещество типа битума или гудрона, наносимое распылением. В условиях значительного перепада температур, а также при интенсивном движении предпочтительнее сменное упругое покрытие, обеспечивающее гарантированное сцепление при значительных продольных нагрузках.

Конкретный способ управления сцеплением ведущих колес 3 здесь не важен, однако наилучшей является «активная» система с датчиками проскальзывания ведущего колеса и гидравлическим исполнительным элементом. Подобные системы широко используются в современных автомобилях для обеспечения наиболее безопасного режима движения и торможения («антиблокираторы»). Также весьма удобен раздельный привод как на верхние, так и на нижние колеса - при этом на нижние колеса работает только понижающая передача (разгон, преодоление крутых подъемов). Если график движения не слишком напряженный и опасность столкновения с идущим впереди транспортным средством отсутствует, можно снабдить качественным сменным покрытием только наиболее «проблемные» участки ходового пути. Это - компромиссное, «частичное» решение задачи (см. прототип), однако уже на другом техническом уровне.

В заключение следует особо подчеркнуть, что наличие регулируемого сцепления выгодно отличает предлагаемое транспортное средство не только от прототипа, но и от традиционных колесных транспортных средств.

Изобретение относится к транспортным механизмам с заданной траекторией движения и может найти применение в сильно пересеченной местности. Подвесная транспортная система включает ходовой путь в виде балки с двумя противолежащими горизонтальными плоскостями качения и транспортное средство, имеющее наряду с верхними опорными колесами нижние прижимные колеса. Балка имеет П-образный профиль и подвешена посредством центральных стоек. Нижняя плоскость качения находится на внутренней поверхности балки и имеет покрытие из материала с повышенным коэффициентом сцепления. Нижние прижимные колеса являются ведущими. Предложенное решение позволяет обеспечить перевозку пассажиров и грузов в условиях сильно пересеченной местности, в отдаленных районах. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Подвесная транспортная система, включающая ходовой путь в виде балки с двумя противолежащими горизонтальными плоскостями качения и транспортное средство, имеющее наряду с верхними опорными колесами нижние прижимные колеса, отличающаяся тем, что балка имеет П-образный профиль и подвешена посредством центральных стоек, при этом нижняя плоскость качения находится на внутренней поверхности балки и имеет покрытие из материала с повышенным коэффициентом сцепления, а нижние прижимные колеса являются ведущими.2. Подвесная транспортная система по п.1, отличающаяся тем, что покрытие является сменным и в исходном виде представляет собой рулонный материал.3. Подвесная транспортная система по п.2, отличающаяся тем, что исходная ширина рулонного материала равна сумме горизонтального и двух вертикальных размеров профиля балки, при этом балка внизу имеет направленные наружу наклонные бортики с отверстиями, а крепление сменного покрытия выполнено посредством расположенных под бортиками уголковых накладок и затяжных болтов, находящихся в отверстиях бортиков.