ШАГАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2009 года по МПК B62D57/02 

Изобретение относится к области транспорта, а именно к шагающим средствам передвижения, касается конструкции их шагающих механизмов, и может найти применение (в качестве шагающего модуля) в шагающих машинах.

Известно шагающее устройство, содержащее смонтированные подвижно на горизонтальных штангах связанные с приводами продольного перемещения взаимно подвижные корпус и платформу с закрепленными на них опорами. /1/.

Перемещение опор производится совместно с возвратно-поступательным передвижением корпуса и платформы друг относительно друга и штанг.

Недостатком данного устройства является повышенная энергоемкость, связанная с затратами энергии на возвратно-поступательные перемещения совместно с опорами значительных инерционных масс конструкции (корпуса, платформы).

Наиболее близким к изобретению является известное, используемое в качестве шагающего модуля в плавуче-шагающем аппарате шагающее устройство, состоящее из установленного на корпусе прямолинейно направляющего механизма, содержащего связанные с приводами вертикального и горизонтального поворотов относительно корпуса установленную на поворотном устройстве траверсу и установленное на ней на шарнирно-ползунном устройстве углообразное коромысло с опорами на противоположных плечах, середины которых подвижно соединены рычагами половинной длины плеча с траверсами.

Коромысло состоит или из шарнирно соединенных друг с другом и расположенных под тупым углом друг к другу отдельных частей или же из жестко соединенных между собой частей (плеч), представляя собой целостный элемент - единое углообразное коромысло.

При таком едином углообразном коромысле для обеспечения необходимой степени кинематической подвижности устройства траверса выполнена состоящей из двух отдельных подвижных частей, заключенных в общий корпус с возможностью независимого друг от друга возвратно-поступательного их перемещения в нем. Этот корпус закреплен на корпусе устройства и снабжен направляющими для установки на нем шарнирно-ползунного устройства.

При этом приводом вертикального поворота траверсы служат установленные побортно (по обе стороны от бортов корпуса) на плечах коромысел емкости (камеры) с регулируемой (за счет их поочередного опорожнения и заполнения балластной водой) положительной и отрицательной плавучестью.

А приводом для горизонтального поворота коромысел относительно корпуса служат установленные на противоположных плечах коромысла горизонтальные винтовые движители.

Очевидно, что данные приводы могут работать только в водной среде.

Перемещение опор осуществляется:

- в фазе бортовой смены с подъемом-опусканием опор противоположных плеч коромысел путем вертикального поворота траверсы, производимого за счет погружения-всплытия камер переменной плавучести:

- а в фазе опоры и отталкивания с переносом опор путем горизонтального поворота коромысла прямолинейно направляющего механизма, производимого за счет создаваемой винтами тяги.

Недостатками прототипа, которые устраняются описываемым изобретением, являются:

Неприменимость используемых в нем приводов для осуществления сухопутного (вне водной среды) передвижения шаганием.

Из-за низкого быстродействия и инерционности используемых в качестве приводов вертикального поворота траверсы камер переменной плавучести, а также работающих в реверсивном режиме винтовых двигателей горизонтального поворота коромысел прототип не может иметь достаточно высокую быстроходность.

Усложненность конструкции прямолинейно направляющего механизма (состоящая из отдельных заключенных в специальный корпус частей траверса) снижает надежность действия устройства.

С целью осуществления сухопутного передвижения шаганием, при повышении быстроходности и надежности действия шагающего устройства путем устранения недостатков прототипа за счет применения иных приводов и новых конструктивных элементов и связей и предлагается данное изобретение.

Поставленная цель достигается тем, что шагающее устройство содержит прямолинейно-направляющий механизм с углообразным коромыслом, середины противоположных плеч которого соединены с рычагами шарнирно, а рычаги с выполненной цельной траверсой - с помощью шарнирно-ползунных устройств.

При этом привод вертикального поворота траверсы содержит закрепленный в корпусе устройства моментный гидродвигатель возвратно-поворотного действия, шток которого через передаточный механизм связан с поворотным устройством траверсы.

А привод горизонтального поворота коромысла содержит закрепленные вдоль траверсы силовые гидроцилиндры, штоки которых шарнирно соединены с шарнирно-ползунным устройством коромысла.

В другом варианте с целью снижения поперечного размера за счет уменьшения длины траверсы шагающее устройство содержит прямолинейно-направляющий механизм с углообразным коромыслом, середины противоположных плеч которого соединены с рычагами с помощью шарнирно-ползунных устройств, а рычаги с траверсами - шарнирно.

А с целью компактности конструкции привод горизонтального поворота коромысла содержит силовой гидроцилиндр двухстороннего действия, шток которого закреплен неподвижно на корпусе шагающего устройства и служит траверсой, а подвижной корпус снабжен шарниром для установки коромысла и является шарнирно-ползунным устройством

С целью повышения надежности действия исключением возможности проворота коромысла относительно траверсы прямолинейно- направляющий механизм выполнен с взаимно параллельными сдвоенными, строенными и более траверсами и с установленными на них едиными шарнирно-ползунными устройствами.

На фиг.1 показана конструкция известного шагающего устройства-прототипа.

На фиг.2, а, б показаны варианты конструкции описываемого шагающего устройства.

На фиг.3 показана конструкция привода вертикального поворота траверсы прямолинейно-направляющего механизма.

На фиг.4 показаны варианты конструкции привода горизонтального поворота коромысла прямолинейно-направляющего механизма.

Известное шагающее устройство-прототип включает установленный на корпусе 1 прямолинейно-направляющий механизм (далее ПНМ) 2, содержащий связанные с приводами поворотов относительно корпуса 1 поперечную траверсу 3 и установленную на ней на шарнирно-ползунном устройстве (далее ШПУ) 4 углообразное коромысло 5 со стойками-опорами 6 на противоположных плечах (фиг.1).

Траверса 3 выполнена состоящей из двух отдельных друг от друга подвижных частей (плеч) 7 и 8, заключенных в общий корпус 9, закрепленный на корпусе 1 и снабженный направляющими, на которых установлено ШПУ 4.

Середины противоположных плеч коромысла 5 с помощью шарниров 10, 11 соединены с рычагами 12, 13 половинной длины плеча коромысла, а рычаги 12, 13 с помощью шарниров 14, 15 соединены с концами подвижных частей 7,8 траверсы 3.

16 - поворотное устройство, на котором с помощью раскосых стоек 17 закреплена корпусом 9 на корпусе 1 устройства конструкция ПНМ 2.

Приводом вертикального поворота траверсы 3 служат установленные побортно (по обе стороны от бортов корпуса 1) на противоположных плечах коромысла 5 емкости (камеры) 18, 19 с регулируемой (за счет опорожнения и заполняя балластной водой) положительной и отрицательной плавучестью (фиг.1).

А приводами для горизонтального поворота коромысла 5 относительно корпуса 1 служат установленные побортно на его противоположных плечах (возможно, на камерах 18, 19) горизонтальные винтовые движители 20, 21, 22 - опорная поверхность.

Оснащенное вышеописанными приводами, предназначенными исключительно для функционирования в водной среде, шагающее устройство-прототип вне водной среды не работоспособно и не может быть использовано для сухопутного передвижения шаганием.

Описываемое шагающее устройство (см. фиг.2) с целью обеспечения сухопутного (вне водной среды) передвижения шаганием при повышении быстроходности и надежности действия содержит прямолинейно-направляющий механизм (ПНМ) 2 с углообразным коромыслом 5, середины противоположных плеч которого соединены с рычагами 12, 13 шарнирно (как в прототипе), а эти рычаги 12, 13 с траверсой 3 соединены, с помощью шарнирно-ползунных устройств (ШПУ) 23, 24. (фиг.2, а), 25, 26 - упорные ограничители перемещений шарнирно-ползунных устройств 23, 24. по траверсе 3. При этом траверса 3 выполнена целиковой, а не состоящей из двух отдельных частей, размещенных в корпусе 9 (как в прототипе, см. фиг.1), что упрощает конструкцию, повышает ее надежность.

В другом варианте (фиг.2, б). с целью снижения поперечного размера за счет уменьшения длины траверсы 3 шагающее устройство содержит ПНМ 2 с целиковым углообразным коромыслом 5, середины противоположных плеч которого соединены с рычагами 12, 13 с помощью шарнирно-ползунных устройств 27, 28, а рычаги 12, 13 с траверсами соединены шарнирно (как в прототипе).

При всем при этом описываемое шагающее устройство оснащено приводом вертикального поворота траверсы 3, содержащим закрепленный корпусом 29 в выполненном трубчатым корпусе 1 шагающего устройства моментный гидродвигатель возвратно-поворотного действия 30, шток 31 которого связан с передаточным механизмом 32, установленным в зубчатом зацеплении с поворотным устройством 33 траверсы 3 (фиг.3).

Конструкция собственно гидродвигателя возвратно-поворотного действия известна.

Передаточное устройство 32 выполнено в виде планетарного механизма, например (как показано на виде по стрелке А фиг.3), с тремя сателлитами 34, взаимодействующими с внутренней зубчаткой 35, которой снабжено поворотное устройство 33; 36 - щелевые окна в корпусе 1 для установки сателлитов 34; 37, 38 - пары подшипников, на которых установлено поворотное устройство 33; 39 - ведущая шестерня гидродвигателя 30.

Шагающее устройство оснащено также приводом горизонтального поворота коромысла 5, содержащим расположенные вдоль траверсы 3 силовые гидроцилиндры 40, 41, неподвижные корпуса которых закреплены на корпусе 1 или траверсе 3, а подвижные штоки 42, 43 с помощью шарниров 44, 45 соединены с ШПУ 4 коромысла 5. (фиг.4, а).

Конструкция собственно силового гидроцилиндра широко известна.

С целью компактности конструкции привод горизонтального поворота коромысла 5 содержит силовой гидроцилиндр 46 двухстороннего действия, неподвижный шток 47 которого закреплен концами 48 на корпусе 1 шагающего устройства и служит траверсой 3, а подвижной корпус снабжен шарниром 49 для установки коромысла 5 и является ШПУ 4 (фиг.4, б); 50, 51 - выполненные на корпусе гидроцилиндра 46 втулчатые элементы, с помощью которых он установлен и перемещается на направляющих 52, 53, закрепленных с помощью накладок 54 на стойках 17, связанных с поворотным устройством. 33 (см. фиг.3).

С целью повышения надежности работы исключением возможности проворота коромысла 5 относительно траверсы 3 ПНМ 2 выполнен с взаимно параллельными сдвоенными, строенными и более траверсами 3 с едиными для них шарнирно-ползуиными устройствами. (см. фиг.4, а).

Перемещение опор 6 в описываемом шагающем устройстве осуществляется:

- в фазе бортовой смены с подъемом-опусканием опор 6 противоположных плеч коромысел 5 путем вертикального поворота (стрелки 55), устройства с установленной на нем траверсой 3, и производится гидродвигателем 30, работоспособность которого не зависит от внешней среды (а не с помощью камер 18, 10 переменной плавучести, как в прототипе, см. фиг.1);

- а в фазе опоры и отталкивания с переносом опор 6 путем горизонтального поворота (стрелки 56) коромысел 5 за счет перемещения (стрелки 55) ШПУ 4 по траверсе 3 и производится гидроцилиндрами 40, 41 или 46, работоспособность которых также не зависит от внешней среды (а не с помощью винтов 20, 21, как в прототипе, см. фиг.1).

Таким образом, полученные на основе описанных выше технических решений существенно новые качества устройства, а именно возможность сухопутного, вне водной среды передвижения шаганием при повышении быстроходности, эффективности и надежности действия позволяют использовать его (как шагающий модуль) в наземных шагающих машинах, чего в принципе нельзя достичь с помощью прототипа.

Изобретения относятся к вариантам выполнения шагающих средств передвижения, а именно к конструкции их шагающих механизмов. Шагающее устройство содержит установленный на корпусе прямолинейно направляющий механизм, содержащий траверсу установленную на поворотном устройстве. На траверсе установлено углообразное коромысло с опорами на противоположных плечах. В первом варианте прямолинейно направляющий механизм содержит углообразное коромысло, середины противоположных плеч которого соединены с рычагами шарнирно, а рычаги - с траверсами с помощью шарнирно-ползунных устройств. Привод вертикального поворота траверсы содержит закрепленный в корпусе устройства моментный гидродвигатель возвратно-поворотного действия. Шток гидродвигателя через передаточный механизм связан с поворотным устройством траверсы. Привод горизонтального поворота коромысла содержит силовые гидроцилиндры, штоки которых шарнирно соединены с шарнирно-ползунным устройством коромысла. Во втором варианте прямолинейно-направляющий механизм содержит углообразное коромысло, середины противоположных плеч которого соединены с рычагами с помощью шарнирно-ползунных устройств, а рычаги с траверсами - шарнирно. Привод горизонтального поворота коромысла содержит силовой гидроцилиндр двухстороннего действия, шток которого закреплен неподвижно на корпусе устройства и служит траверсой. Подвижный корпус снабжен шарниром для установки коромысла и является шарнирно-ползунным устройством. Достигается повышение быстроходности и надежности действия. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Шагающее устройство, включающее установленный на корпусе прямолинейно-направляющий механизм, содержащий связанные с приводами вертикального и горизонтального поворотов относительно корпуса установленную на поворотном устройстве траверсу и установленное на ней на шарнирно-ползунном устройстве углообразное коромысло с опорами на противоположных плечах, отличающееся тем, что прямолинейно-направляющий механизм содержит углообразное коромысло, середины противоположных плеч которого соединены с рычагами шарнирно, а рычаги с траверсами - с помощью шарнирно-ползунных устройств, при этом привод вертикального поворота траверсы содержит закрепленный в корпусе устройства моментный гидродвигатель возвратно-поворотного действия, шток которого через передаточный механизм связан с поворотным устройством траверсы, а привод горизонтального поворота коромысла содержит закрепленные вдоль траверсы силовые гидроцилиндры, штоки которых шарнирно соединены с шарнирно-ползунным устройством коромысла.

2. Шагающее устройство, включающее установленный на корпусе прямолинейно-направляющий механизм, содержащий связанные с приводами вертикального и горизонтального поворотов относительно корпуса установленную на поворотном устройстве траверсу и установленное на ней на шарнирно-ползунном устройстве углообразное коромысло с опорами на противоположных плечах, отличающееся тем, что прямолинейно-направляющий механизм содержит углообразное коромысло, середины противоположных плеч которого соединены с рычагами с помощью шарнирно-ползунных устройств, а рычаги с траверсами - шарнирно, при этом привод горизонтального поворота коромысла содержит силовой гидроцилиндр двухстороннего действия, шток которого закреплен неподвижно на корпусе устройства и служит траверсой, а подвижной корпус снабжен шарниром для установки коромысла и является шарнирно-ползунным устройством.

3. Шагающее устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что для исключения возможности проворота коромысла относительно траверсы прямолинейно-направляющий механизм выполнен с взаимно параллельными сдвоенными, строенными и более траверсами с едиными для них шарнирно-ползунными устройствами».