ТРАНСПОРТИРОВОЧНАЯ СИСТЕМА И ПЕРЕМЕЩАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕЁ Российский патент 2019 года по МПК B61B1/00 B61B3/02 B61B5/00 B61B13/00 B61B13/12 B61C11/00 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] В данной заявке испрашивается приоритет по предварительной заявке на патент США №61/817,398, поданной 30 апреля 2013 года, содержимое которой полностью включено в настоящий документ посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0002] Данная заявка относится в целом к транспортировочным системам и, в частности, к таким системам, которые используют узлы трубчатых рельсов.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0003] Транспортировочные системы на рельсовой основе обычно требуют больших затрат на развертывание независимо от использования в них монорельса, двойных рельсов или системы электромагнитной левитации. Обычно для них требуется большое и долговременное внесение изменений в земную поверхность для обеспечения необходимой инфраструктуры. Возможности развертывания таких систем могут быть ограничены также доступным пространством для размещения и/или условиями земной поверхности. Кроме того, общепринятые рельсовые инфраструктуры обычно не легко приспособить к использованию под водой или на грунтах с пониженной степенью устойчивости.

[0004] Известно использование для продвижения роботов-инспекторов внутри трубы движительных установок винтового типа. Такие роботы обычно полностью размещены внутри трубы и содержат по меньшей мере один набор колес, движущихся по спиралевидной траектории по внутренней поверхности трубы, чтобы продвигать робот вперед вдоль продольной оси трубы. Предпринимались также попытки использования таких движительных установок в качестве приводов автодорожных средств, но необходимость их усовершенствования по-прежнему актуальна.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] В одном аспекте предлагается транспортировочная система, содержащая: узел трубчатого рельса, содержащий по меньшей мере на части своей длины по меньшей мере два трубчатых рельса, проходящих бок о бок, причем каждый из них имеет открытое круглое поперечное сечение; подвижное перемещающее устройство, содержащее: корпус, по меньшей мере один двигатель, по меньшей мере одну винтовую движительную систему, взаимодействующую с возможностью передачи приводного усилия по меньшей мере с одним двигателем, причем каждая движительная система находится в первом положении, при котором она размещена в одном из рельсов и взаимодействует с внутренней поверхностью этого рельса, с возможностью перемещения между первым положением и вторым положением, при котором движительная система размещена в другом рельсе из указанных рельсов и взаимодействует с его внутренней поверхностью, и переключающий механизм, взаимодействующий с каждым набором средств для перемещения между первым и вторым положением; и транспортировочное устройство, расположенное снаружи указанного узла рельса и прикрепленное к подвижному перемещающему устройству для перемещения вместе с ним.

[0006] В другом аспекте предлагается перемещающее устройство, выполненное с возможностью размещения внутри открытого трубчатого рельса, которое содержит: корпус, имеющий продольную ось, которая при использовании устройства соответствует продольной оси узла рельса; по меньшей мере одну пару опорных элементов, взаимодействующих с корпусом и выполненных с возможностью передвижения по окружности относительно корпуса, причем каждый опорный элемент поддерживает работающую от привода винтовую движительную систему, расположенную на расстоянии от корпуса; и смещающий элемент, вызывающий смещение по окружности опорного элемента каждой пары в противоположных друг другу направлениях.

[0007] В конкретном варианте осуществления изобретения каждая винтовая движительная система содержит вращающийся опорный вал, находящийся на расстоянии от корпуса, и набор вращающихся наклонных колес, поддерживаемых опорным валом так, чтобы иметь возможность поворачиваться вместе с ним вокруг центральной оси опорного вала, причем наклонные колеса каждого набора выполнены с возможностью вращения вокруг соответствующей оси, проходящей под углом более 0° и менее 90° относительно центральной оси опорного вала, чтобы задавать винтовое движение вдоль внутренней поверхности рельсов.

[0008] В другом аспекте предлагается перемещающее устройство, выполненное с возможностью размещения внутри открытого трубчатого рельса, которое содержит: удлиненный корпус, имеющий продольную ось, которая при использовании устройства соответствует продольной оси узла рельса; по меньшей мере один трубчатый опорный элемент, охватывающий корпус по окружности и присоединяемый к нему так, чтобы иметь возможность двигаться по окружности относительно него; каждый опорный элемент поддерживает с возможностью поворота опорный вал, пространственно разнесенный с главным валом и взаимодействующий с ним с возможностью передачи приводного усилия, причем опорный вал поддерживает набор наклонных колес, выполненных с возможностью вращения вокруг оси, проходящей под углом более 0° и менее 90° относительно продольной оси корпуса, чтобы задать приведение в винтовое движение, причем наклонные колеса взаимодействуют с возможностью передачи приводного усилия по меньшей мере с одним двигателем; и переключающий механизм, взаимодействующий с каждым опорным элементом для приведения в действие его движения по окружности.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0009] Далее приводятся ссылки на сопроводительные чертежи, среди которых:

[0010] Фиг. 1 представляет собой схематическое трехмерное изображение транспортировочной системы, соответствующей конкретному варианту осуществления изобретения;

[0011] На фиг. 2 представлено схематическое изображение поперечного сечения узла рельса, который соответствует конкретному варианту осуществления изобретения и может быть использован в транспортировочной системе, показанной на фиг. 1;

[0012] Фиг. 3 представляет собой схематический трехмерный вид сверху перемещающего устройства, которое соответствует конкретному варианту осуществления изобретения и может быть использовано в транспортировочной системе, показанной на фиг. 1;

[0013] Фиг. 4 представляет собой схематический трехмерный вид снизу механизма, показанного на фиг. 3;

[0014] Фиг. 5А представляет собой схематическое изображение угла наклона колес в механизме, показанном на фиг. 3;

[0015] Фиг. 5B представляет собой схематический трехмерный вид сбоку набора наклонных колес и его опорного элемента в механизме, показанном на фиг. 3;

[0016] Фиг. 6 представляет собой схематический вид спереди перемещающего устройства и узла рельса, соответствующих другому конкретному варианту осуществления изобретения, в транспортировочной системе - такой, какая показана на фиг. 1;

[0017] Фиг. 7 представляет собой схематическое трехмерное изображение перемещающего устройства и узла рельса, соответствующих конкретному варианту осуществления изобретения, в транспортировочной системе - такой, какая показана на фиг. 1;

[0018] Фиг. 8 представляет собой вид сбоку перемещающего устройства, которое соответствует другому конкретному варианту осуществления изобретения и может быть использовано в транспортировочной системе, показанной на фиг. 1;

[0019] Фиг. 9 представляет собой схематическое трехмерное изображение перемещающего устройства, которое соответствует еще одному конкретному варианту осуществления изобретения и может быть использовано в транспортировочной системе, показанной на фиг. 1;

[0020] Фиг. 10 представляет собой схематическое трехмерное изображение показанного на фиг. 9 перемещающего устройства, задействованного в рельсовой системе;

[0021] Фиг. 11 представляет собой схематическое трехмерное изображение транспортировочной системы, соответствующей другому конкретному варианту осуществления изобретения; и

[0022] Фиг. 12 представляет собой схематическое трехмерное изображение транспортировочной системы, соответствующей еще одному конкретному варианту осуществления изобретения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0023] На фиг. 1 представлено схематическое изображение транспортировочной системы 10, соответствующей конкретному варианту осуществления изобретения. Транспортировочная система обычно содержит узел 12 трубчатого рельса, одно или более перемещающих устройств 14, 114, размещенных в узле 12 рельса, и транспортировочное устройство 16, прикрепленное к каждому из перемещающих устройств 14, 114 и выступающее наружу от узла 12 рельса.

[0024] Узел 12 рельса содержит по меньшей мере один трубчатый рельс, имеющий открытое круглое поперечное сечение. Как показано на фиг. 2, в конкретном варианте осуществления изобретения узел рельса содержит два проходящих бок о бок рельса 18, каждый из которых имеет открытое круглое поперечное сечение. В показанном варианте осуществления изобретения рельсы имеют общую стенку 20, так что круглое отверстие 22, определенное в каждом поперечном сечении, сообщается с одним другим отверстием с формированием общего отверстия в узле 12 рельса. Как видно из фиг. 6 и будет подробнее рассмотрено далее, в вариантах осуществления, где узел 12 рельса содержит множество путей, сообщающихся между собой таким образом, что перемещающее устройство 14, 114 имеет возможность перемещаться между сообщающимися между собой путями, участки узла 12 рельса, которые определяют стык между двумя путями, содержат по меньшей мере один дополнительный трубчатый рельс бок о бок с другими рельсами, чтобы обеспечить перемещающему устройству возможность циркулировать между двумя путями.

[0025] В показанном конкретном варианте реализации узел 12 рельса содержит множество каналов 24, которые проходят сквозь него в продольном направлении и могут быть использованы, например, для проведения электроэнергии, очищенной воды, отработанной воды и/или сточных вод, телекоммуникационных кабелей и др. в сквозном режиме через рельс вдоль пути (путей), определяемых узлом 12 рельса. Понятно, что по мере необходимости может быть обеспечено наличие большего или меньшего количества каналов 24, либо, в альтернативном варианте исполнения, они могут отсутствовать. В варианте осуществления, где электрическая энергия проходит по одному или большему количеству каналов 24, эта энергия может быть использована для питания перемещающего устройства 14, 114, осветительных систем, ходовых огней, индикаторных панелей и др., и/или для перезарядки мобильных устройств аккумулирования электроэнергии и/или для передачи электроэнергии между различными средствами. Каналы 24 можно использовать для управления коммуникационным и логистическим обменом между средствами для сетей мобильных систем генерации и аккумулирования электроэнергии, сетей мобильных средств санитарной обработки и очистки воды, сетей мобильной связи, сетей передвижных укрытий, аппаратуры и инфраструктур бытового и коммерческого назначения, сетей мобильного распределения пищевых и лекарственных средств, сетей мобильной аппаратуры и инфраструктур здравоохранения и образования, сетей мобильной аппаратуры и инфраструктур гуманитарного назначения и чрезвычайных ситуаций, сетей мобильных средств для сельского хозяйства, лесного хозяйства, горнодобывающей отрасли, строительства, производственных средств промышленного и коммерческого назначения, сетей мобильных сооружения и технического обслуживания инфраструктур и др. Узел 12 рельса может содержать встроенную в него и непрерывно действующую наружную систему механизации с индукционным или механическим приводом.

[0026] В показанном конкретном варианте осуществления узел 12 рельса содержит съемный экран 26, закрывающий отверстие 22, когда перемещающее устройство 14, 114 не циркулирует по узлу 12 рельса - например, чтобы обеспечить возможность перемещения по узлу 12 рельса обычного колесного транспортного средства, ограничить попадание посторонних веществ или текучих средств через отверстие 22 и/или обеспечить эстетичность и безопасность. Съемный экран 26 показан здесь в виде двух дополнительных панелей 28, каждая из которых накрывает соответствующий рельс 18 и каждая из которых взаимодействует с наружной частью рельса через соответствующее шарнирное соединение 30, хотя возможны также другие конфигурации. Съемный экран 26 открывается по мере движения перемещающего устройства 14, 114, например, за счет вхождения в контакт экрана 26 с участком перемещающего устройства 14, 114 и/или транспортировочного устройства 16. В альтернативном варианте исполнения съемный экран 26 может отсутствовать.

[0027] Рельсы 18 могут содержать также регулярно расположенные боковые отверстия, расположение и размер которых выбирают так, чтобы не создавать помехи перемещению перемещающего устройства 14, препятствовать попаданию посторонних веществ - таких, как вода, снег, лед, песок, грязь, горные породы и др.

[0028] Хотя здесь не показаны элементы усиления конструкции, возможно их включение вовнутрь узла 12 рельса, проведение сквозь него или вдоль него. Узел 12 рельса может быть установлен прямо на поверхности земли или расположен на опорах выше земли, в воде, над водой и др.

[0029] На фиг. 3-4 показано перемещающее устройство 14, соответствующее конкретному варианту осуществления изобретения. Перемещающее устройство 14 содержит корпус 40, который в демонстрируемом здесь варианте осуществления обычно имеет трубчатую форму. Корпус 40 может содержать два или более участков, соединяемых между собой шарнирными сочленениями - например, такими, как стыки универсального типа - так, чтобы иметь возможность приспособиться к большому разнообразию форм узла 12 рельса. В показанном здесь варианте осуществления корпус 40 поддерживает проходящий сквозь него главный вал 42 (см. фиг. 4) с возможностью поворота. Двигатель 44 (см. фиг. 3) также поддерживается корпусом 40, и главный вал 42 взаимодействует с двигателем 44 с возможностью передачи приводного усилия. В конкретном варианте осуществления двигатель 44 представляет собой электродвигатель. В показанном варианте осуществления двигатель 44 расположен на расстоянии от главного вала 42 и соединяется с ним через подходящую трансмиссионную систему 46 - например, зацепляемые между собой шестерни, ремень привода, зубчатые колеса, цепь, электромагнитный механизм и др. В другом варианте осуществления возможно соединение двигателя напрямую с главным валом 42 - например, двигателем может являться электродвигатель, ротор которого напрямую прикрепляется (со встраиванием или без) к главному валу 42, а его статор охватывает главный вал 42 по окружности и присоединяется (со встраиванием или без) к корпусу 40.

[0030] В другом варианте реализации возможно приведение двигателя в действие мускульной силой человека. Возможны также другие конфигурации. Например, двигатель может питаться от солнечных батарей или других пассивных источников генерации электроэнергии, может быть установлен либо в автомобиле и в вагонах, либо в инфраструктуре, доступен или зарезервирован через инфраструктуру. В ином варианте исполнения двигателем может являться топливный двигатель, включая среди прочего двигатель внутреннего сгорания и/или двигатель с использованием технологии топливных элементов. В конкретном варианте реализации топливом может являться топливо любого подходящего типа, получаемое в результате рекуперации, ферментации или разложения органического вещества - такого, как этанол, водород - или топливо на спиртовой основе в газообразном, жидком или твердом состоянии.

[0031] Перемещающее устройство 14 содержит по меньшей мере одну винтовую движительную систему 47, размещенную в одном из рельсов 18 в контакте с его внутренней поверхностью 32 (см. фиг. 2). В показанном варианте осуществления каждая движительная система 47 содержит набор наклонных колес 48. В показанном варианте реализации, выполненном с возможностью использования узла 12 рельса, содержащего два проходящих бок о бок трубчатых рельса 18, перемещающее устройство 14 содержит четыре движительные системы 47 и соответственно четыре набора наклонных колес 48, по два на рельс 18. Каждая движительная система 47 содержит вращающийся опорный вал 50, проходящий с радиальным разнесением относительно главного вала 42 и служащий опорой набору наклонных колес 48 таким образом, что набор наклонных колес 48 и вал 50 поворачиваются в проеме вокруг центральной оси 51 вала 50. Наружный диаметр, определяемый каждым набором наклонных колес 48, соответствует внутреннему диаметру рельса 18 таким образом, что колеса 48 контактируют с внутренней поверхностью 32 рельса 18 одинаковым образом во всех положениях.

[0032] Каждая движительная система 47 взаимодействует с возможностью передачи приводного усилия с главным валом 42 через контакт между вращающимся опорным валом 50 и главным валом 42. В показанном варианте реализации контакт с целью передачи движения осуществляется через зацепляемые между собой шестерни 52, подсоединенные к соответствующему валу 42, 50. Возможны также другие конфигурации, включая среди прочего ремень привода, зубчатые колеса, цепь, электромагнитный механизм и др.

[0033] Как показано на фиг. 5А, наклонные колеса 48 выполнены с возможностью поворота вокруг оси W, проходящей под углом θ, меньшим 90° и превышающим 0° относительно продольной оси 51 вращающегося опорного вала 50 (соответствующей также продольной оси перемещающего устройства 14 и в качестве таковой - направлению перемещения), чтобы определить винтовое движение вдоль внутренней поверхности 32 соответствующего рельса 18 - аналогично резьбе винта. Понятно, что в относится к минимально возможному углу между двумя осями W, 51, визуально отображаемому в плоскости, содержащей обе оси W, 51. В конкретном варианте осуществления угол наклона колес 48 является регулируемым, например, для выполнения функции управления ускорением и торможением. В конкретном варианте осуществления угол наклона колес 48 является регулируемым в диапазоне значений 9, включающем 6 со значением 0° (например, с целью поддержать поворот опорного вала 50 при отсутствии продвижения перемещающего устройства 14) и/или 9 со значением 90° (например, чтобы обеспечить свободный поворот колес 48 при продвижении перемещающего устройства 14 с помощью других средств).

[0034] В конкретном варианте осуществления, показанном на фиг 4, корпус 40 содержит углубление 54, выровненное по оси с каждым набором наклонных колес 48 так, чтобы обеспечить наклонным колесам 48 возможность поворачиваться ближе к корпусу 40 без создания взаимных помех - с целью повышения компактности.

[0035] В конкретном варианте осуществления, показанном на фиг. 5B, каждая движительная система 47 соединена с корпусом 40 через трубчатый опорный элемент 56, установленный по периметру корпуса 40 и охватывающей его в виде концентрической окружности. Каждый опорный элемент 56 выполнен с возможностью передвижения по окружности относительно остальной части корпуса 40, включая другие опорные элементы 56. Каждый опорный элемент 56 имеет открытое поперечное сечение, через которое подсоединены два разнесенных в продольном направлении радиальных кронштейна 58, между которыми поддерживается с возможностью поворота опорный вал 50. В показанном варианте осуществления набор наклонных колес 48 включает три пространственно разнесенных на одинаковое расстояние колеса 48, подсоединенных к опорному валу 50 так, чтобы поворачиваться вместе с ним в дополнение к возможности поворота вокруг своей соответствующей наклонной оси W.

[0036] В конкретном варианте осуществления движительные системы 47 объединены в пары таким образом, что движительная система 47, входящая в пару, смещена по окружности в направлении, противоположном относительно второй системы. Как видно из фиг. 3, смещающий элемент 60, показанный здесь в виде зубчатого колеса, расположенного между соседними опорными элементами 56 движительных систем 47 одной и той же пары и зацепляемого с соседними зубчатыми кромками опорных элементов 56, обеспечивает смещение в противоположных направлениях. Возможны также другие конфигурации - например, каждая движительная система 47 соединяется с зубчатым колесом через соответствующее плечо рычага, являющегося по определению выполненным с возможностью поворота рычагом, соединенным с опорным элементом 56. В конкретном варианте осуществления смещение может способствовать стабилизации положения перемещающего устройства 14 внутри узла 12 рельса.

[0037] В конкретном варианте осуществления, в котором узел 12 рельса содержит множество соединительных путей (таких, какие показаны на фиг. 7), движительные установки 47 выполнены с возможностью перемещения по меньшей мере между двумя положениями так, чтобы иметь возможность перемещаться между соседними рельсами набора рельсов 18. В показанном варианте осуществления опорные элементы 56 перемещаются по окружности посредством переключающего механизма 62, содержащего смещающий элемент 60. Как видно на фиг. 3, переключающий механизм 62 после его приведения в действие поворачивает смещающий элемент 60, для перемещения опорных элементов 56 между первым положением, при котором наклонные колеса 48 движительной системы 47 размещаются в одном из рельсов 18, и вторым положением, при котором наклонные колеса 48 движительной системы 47 размещаются в другом рельсе среди рельсов 18.

[0038] Например, в конкретном варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 7 каждый путь определяется двумя расположенными бок о бок рельсами, а стык между двумя путями определяется тремя (или более) смежными рельсами. Движительные системы 47 могут быть выполнены с возможностью перемещения в третье положение, при котором все наклонные колеса 48 выровнены по окружности между собой и размещены в одном и том же рельсе из набора рельсов - например, в центральном рельсе 18с. В том месте, где третий рельс 18' совмещается с двумя расположенными бок о бок рельсами 18, возможно перемещение опорных элементов 56 таким образом, чтобы оба набора колес 48 одной и той же пары движительных систем 47, первоначально содержавшиеся в разных рельсах двух расположенных бок о бок рельсов 18 в их первом положении, вначале все размещаются в центральном рельсе 18с, и далее каждый из них размещается в одном из рельсов (третьем рельсе 18' и центральном рельсе 18с) в их втором положении.

[0039] В варианте осуществления, показанном на фиг. 3, переключающий механизм 62 содержит рычаг активации 64, через который смещающий элемент 60 соединяется с приводной системой 66, и при этом перемещение рычага активации 64 вызывает поворот смещающего элемента 60 для изменения расположения на окружности соответствующих опорных элементов 56. Переключающий механизм 62 синхронизирует поворот пар опорных элементов 56.

[0040] В варианте реализации, показанном на фиг. 3, приводная система 66 представляет собой электродвигатель. В альтернативном варианте реализации, показанном на фиг. 6, приводная система 66 содержит направляющий элемент (например, направляющее колесо 68), взаимодействующий с направляющей (например, определяемой общей стенкой 20 между соседними рельсами 18), и высота направляющей изменяется в том месте, где требуется приведение в действие переключающего механизма 62. Изменение высоты направляющего колеса 68 вызывает приведение в действие смещающего элемента 60. В показанном варианте осуществления изменение высоты направляющего колеса 68 приводит в действие через шарнир опорный рычаг 70, поддерживающий направляющее колесо 68, и опорный рычаг 70 соединяется с рычагом активации 64 для соответствующего перемещения смещающего элемента 60.

[0041] Возможно наличие в переключающем элементе 62 интеллектуальных направляющих схем для идентификации, авторизации и/или локализации, выполненных с возможностью взаимодействия с дополнительными направляющими средствами, настраиваемыми, например, согласно инфраструктуре рельсовой системы. Возможно дистанционное управление переключающим механизмом и/или движительными системами, например, на основе локализации по Глобальной системе позиционирования (GPS).

[0042] Как видно из фиг. 6, в конкретном варианте осуществления изобретения перемещающее устройство 14 дополнительно содержит стабилизирующие колеса 72, 74, проходящие так, чтобы перекатываться в продольном направлении по отношению к узлу 12 рельса - то есть так, что их ось вращения проходит перпендикулярно продольной оси L устройства 14. В показанном здесь примере такими стабилизирующими колесами являются колеса 72, контактирующие с внутренней поверхностью 32 каждого рельса 18, и колеса 74, взаимодействующие с пороговым элементом узла 12 рельса, а также колеса 76, взаимодействующие с центральным стыком рельса. В показанном варианте осуществления пороговые колеса 74 размещаются в С-образном желобе, проделанном вдоль порогового элемента, а центральные колеса 76 размещаются под С-образным выступом 75, проходящим вдоль центрального стыка рельса и позволяющего удерживать перемещающее устройство 14 внутри рельса 18. Аналогичные желоба и/или удерживающие элементы можно располагать в других местах внутри рельса - например, вдоль боковой стенки. Стабилизирующие колеса 72, 74, 76 могут способствовать повышению устойчивости перемещающего устройства 14 - в частности, когда движительные системы 47 перемещаются по окружности при переходе на другой рельс 18. Некоторые или все стабилизирующие колеса 72, 74, 76 могут быть связаны с опорным элементом 56 так, чтобы обеспечивать останов встречно усилию смещения, создаваемому смещающим элементом 60, и способствовать получению плотного контакта наклонных колес 48 с внутренней поверхностью 32 рельса (рельсов) 18 с целью повышения эффективности винтового движения. В конкретном варианте осуществления изобретения некоторые или все стабилизирующие колеса 72, 74, 76 представляют собой зубчатые колеса, входящие в зацепление с соответствующим линейным участком рельса, имеющим зубчатый профиль, например, вдоль порогового элемента, центрального стыка, боковой стенки и др.

[0043] Конфигурация, при которой все колеса располагаются внутри рельсов 18, может снизить риск схода с рельсов и позволяет повысить гибкость транспортировочной системы 10 в отношении типа земной поверхности и/или причинения ей ущерба.

[0044] Конфигурация рельсов 18 может изменяться по длине рельсового пути - например, возможно наличие центрального выступа 75 Сообразной формы только вдоль участков пути, а остальная часть пути может иметь центральную стенку - такую, какая для примера изображена на позиции 20 на фиг. 2. В данном случае центральное колесо 76 выполнено с возможностью втягивания или перемещения другим способом для участков пути, на которых отсутствует С-образный выступ 75.

[0045] В конкретном варианте осуществления транспортировочная система 10 может содержать два или более перемещающих устройств 14, последовательно соединенных между собой, и их смещающий элемент (элементы) 60 и/или переключающие механизмы 62 способны взаимодействовать между собой так, чтобы способствовать синхронизации перемещающих устройств 14 после переключения путей.

[0046] Перемещающее устройство 14 может содержать очистительные устройства (не показанные здесь) - например, один или более рычагов, поддерживаемых опорами спереди, сбоку или снизу перемещающего устройства 14 в относительно стационарном или изменяемом положении относительно устройства, каждый из которых поддерживает устройство соответствующей формы для выталкивания мусора из узла 12 рельса и/или для вхождения в контакт с защитным экраном 26, чтобы открыть его для прохождения перемещающего устройства 14. Например, спереди одного или каждого набора наклонных колес может быть размещена поворотная пластина, поворачивающаяся вместе с набором колес и имеющая профиль, в который включены лопасти удаления мусора, которые при повороте выталкивают любой мусор из траектории перемещения поворотных колес, а также функциональная защитная оболочка, охватывающая по периметру лопасть удаления мусора, чтобы обеспечить безопасное перемещение мусора к земле; либо система рычагов для удаления мусора может быть включена в конфигурацию и расположена так, чтобы управлять серией струй (например, воды, воздуха и/или песка), направляемых в основном на внутреннюю поверхность рельсовой инфраструктуры, по мере перемещения перемещающего устройства вдоль этой поверхности.

[0047] В конкретном варианте осуществления изобретения перемещающее устройство 14 циркулирует в одиночном трубчатом рельсе 18. Переключение путей может быть осуществлено аналогично описанному выше путем перемещения наклонных колес каждой движительной системы 47 на соседний рельс, определяющий другой путь. Например, стык между двумя путями может быть определен с помощью двух проходящих бок о бок рельсов, и наклонные колеса 48 движительных систем 47 выполнены с возможностью перемещения между первым положением, соответствующим размещению всех наклонных колес 48 в первом рельсе, и вторым положением, соответствующим размещению всех наклонных колес 48 во втором рельсе. Например, конфигурация с одиночным рельсом может быть подходящей в качестве конфигурации с подвешенной инфраструктурой, а также для устройств, непрерывно перемещающихся с очень высокой скоростью, и для обеспечения прохождения рельсовой инфраструктуры в поперечном направлении.

[0048] В конкретном варианте осуществления изобретения перемещающее устройство 14 может циркулировать в чередующихся конфигурациях с двойным и одиночным рельсами, причем два рельса совмещаются между собой на заданной позиции переключения, обеспечивая тем самым постепенный переход движительных систем 47, расположенных в разных рельсах при конфигурации с двумя рельсами, в совмещенное положение при конфигурации с одним рельсом.

[0049] На фиг. 8 показано перемещающее устройство 114, соответствующее альтернативному варианту осуществления изобретения. Данное перемещающее устройство 114 выполнено в конфигурации для узла 12 рельса, содержащего одиночный трубчатый рельс 18. Наборы наклонных колес 148 каждой движительной системы 147 в этом случае поддерживаются опорами, выровненными по окружности относительно друг друга. Каждый набор содержит три наклонных колеса 148 и множество магнитов 149, поддерживаемых на вращающемся опорном вале 150,который поддерживается с возможностью поворота между двумя опорными рычагами 170, радиально выступающими от корпуса 140 перемещающего устройства 114. Корпус 140 с возможностью поворота поддерживает главный вал 142, который намагничен, а главный вал 142 взаимодействует с возможностью передачи приводного усилия с опорными валами 150 через электромагнитное соединение. Хотя здесь это не показано, механизм может быть оснащен средствами перемещения опорных рычагов 170 по окружности, чтобы обеспечить перемещение перемещающего устройства на соседний рельс, определяющий другой путь. Могут быть предусмотрены средства рекуперации для возврата энергии от электромагнитного привода и использования возвращенной энергии для приведения в движение главного вала 142.

[0050] На фиг. 9-10 показано перемещающее устройство 214, соответствующее другому варианту осуществления изобретения. Перемещающее устройство 214 содержит корпус, который в изображенном здесь виде содержит два элемента 240, 240', соединенных между собой шарнирным сочленением 241 для повышения гибкости. В данном варианте осуществления каждая винтовая движительная система 247 содержит набор наклонных колес 248, поддерживаемый соответствующим ей вращающимся опорным валом 250, проходящим на расстоянии от корпуса 240, 240' и подсоединенным к нему так, чтобы иметь возможность поворачиваться вокруг его центральной оси. Каждая движительная система 247 независимо приводится в действие мотор-колесом, имеющим ротор, определяемый соответствующим вращающимся опорным валом 250. В ином варианте каждое наклонное колесо 248 может быть выполнено в качестве ротора соответствующего мотор-колеса. Такая конфигурация может преимущественным образом обеспечивать возможность использования наклонных колес 248 для генерации электричества, когда ось вращения этих колес расположена под углом, равным или близким к 90° относительно продольной оси вращающегося опорного вала 250.

[0051] Как и в ранее рассмотренных вариантах осуществления, наружный диаметр, определяемый каждым набором наклонных колес 248, соответствует внутреннему диаметру рельса 18 таким образом, что колеса 248 контактируют с внутренней поверхностью 32 рельса 18 равномерно во всех положениях, и колеса выполнены с возможностью поворота вокруг оси на угол больше 0° и меньше 90° относительно продольной оси вращающегося опорного вала 250. Угол наклона колес 248 предпочтительно является регулируемым, чтобы обеспечить выполнение функции управления ускорением и торможением, и может быть регулируемым, включая значение 6, равное θ и/или 90°.

[0052] Как описано выше, движительные системы 247 в конкретном варианте осуществления изобретения выполнены с возможностью передвижения по окружности относительно друг друга - например между по меньшей мере двумя положениями так, чтобы иметь возможность перемещаться между соседними рельсами 18 и смещаться попарно по окружности в сторону друг от друга. В конкретном варианте осуществления участки корпуса 240, 240' поворачиваются относительно друг друга для обеспечения этого относительного перемещения. В другом варианте осуществления каждая движительная система 247 соединена с опорным элементом, размещаемом с возможностью поворота внутри соответствующего участка корпуса 240, 240', и при этом участки корпуса 240, 240' остаются в фиксированном положении относительно друг друга. Возможно использование любого из описанных выше смещающих механизмов и/или переключения или любой другой подходящей по типу системы смещения и/или переключения.

[0053] Рядом с каждым набором наклонных колес 248 предусмотрены стабилизирующие колеса 272, которые поворачиваются вокруг фиксированной оси, проходящей перпендикулярно оси поворотного вала 250. С корпусом 240, 240' взаимодействуют также с возможностью поворота пороговые стабилизирующие колеса 274.

[0054] Несмотря на то, что винтовые движительные системы 47, 147, 247 описаны в варианте исполнения, содержащем наклонные колеса, понятно, что в альтернативных вариантах осуществления, включая все описанные выше варианты, винтовыми движительными системами могут являться винтовые движительные системы любого подходящего типа, включая среди прочего гребковые или лопастные движительные системы (например, для жидкой среды), элементы приведения в движение с помощью магнитного поля и/или магнитной левитации с управлением от индукционной системы и др. Винтовые движительные системы могут содержать приводные механизмы двух и более типов - например, наклонные колеса и лопасти или весла - например, для приведения в движение амфибии.

[0055] Наряду с этим понятно, что транспортировочная система 10 может включать перемещающие устройства 14, имеющие движительные системы без привода, задействованные в рельсах и продвигаемые тяговым или толчковым усилием от перемещающего устройства (устройств) 14, имеющего (имеющих) движительную систему (системы) с приводом - например, от вагонов в сборке по типу поездного состава. Такие бесприводные движительные системы могут включать системы без использования винтового движения - например, колеса, поворачивающиеся вдоль оси, перпендикулярной оси рабочего хода и взаимодействующие с внутренними поверхностями рельсов. Бесприводные движительные системы могут быть выполнены также с возможностью передвижения по окружности относительно друг друга - например между по меньшей мере двумя положениями так, чтобы иметь возможность перемещаться между соседними рельсами 18 и смещаться попарно по окружности в сторону друг от друга.

[0056] Транспортировочное устройство 16 может принимать любую форму в зависимости от специфики перевозимого груза. Например, это может быть просто плоская платформа, на которую можно нагружать оборудование или помещать груз, либо более сложное устройство - например, транспортное средство, перевозимое перемещающим устройством 14, 114. Оно может также содержать платформу, на которой закрепляется транспортное средство.

[0057] Например, на фиг. 1 показаны два типа транспортировочного устройства 16, подобные поезду и автомобилю; на фиг. 11 изображено транспортировочное устройство 16, соответствующее вагону канатной дороги; и на фиг. 12 изображено транспортировочное устройство 16, соответствующее платформе подъемника. Неисчерпывающий перечень примеров возможных транспортировочных устройств 16, которые могут быть использованы поодиночке или совместно друг с другом, включает транспортные средства - такие, как вагоны (поездов, метро, монорельсовых дорог и др.), легковые автомобили, грузовые автомобили, воздушные суда, космические корабли, суда, подводные лодки, автобусы, трамваи, эвакуационные платформы скорой помощи, платформы других типов, кабины, тележки американских горок и других аттракционов парка развлечений, игрушки, глиссеры, вагоны канатной дороги, гоночные автомобили, суда на воздушной подушке, внутридомовые лифты, кресельные подъемники и подъемники других типов, лестницы, инвалидные коляски, фуникулеры и другие принадлежности, как подобные перечисленным выше средствам, так и отличные от них, и являющиеся либо закрытыми, либо открытыми, выполненными с возможностью адаптировать их к размещению/перемещению пассажиров и/или животных; контейнеры или другие принадлежности, выполненные с возможностью их адаптации к загрузке и/или перевозке товаров любых типов (в газообразном, жидком или твердом виде) - такие, как цистерны, коляски-носилки, тележки, бункеры, вагоны; передвижные инструментальные средства - такие, как краны, раздвижные ворота, лебедки, лесозаготовительные машины, газонокосилки, упаковочные прессы, грейферы, дрели, другие инструменты для строительных работ, роботы-манипуляторы, передвижные опоры, к которым могут быть прикреплены инструментальные средства; другие передвижные элементы - такие, как шлюзные ворота, эскалаторы, подъемники, рабочие колеса, конвейеры; и др.

[0058] Таким образом, транспортировочная система 10 может быть использована для автоматической перевозки товаров, животных и/или людей на короткие, средние и дальние расстояния.

[0059] Транспортировочную систему 10 можно использовать для перевозки вдоль горизонтальной или практически горизонтальной плоскости (например, вдоль поверхности земли), вдоль наклонной плоскости (например, вверх и вниз по склону), вдоль вертикальной или практически вертикальной плоскости (например, подъемника внутри или вдоль конструкции) или комбинации этих плоскостей. Транспортировочное устройство 16 можно перевозить поверх узла 12 рельса (как показано на фиг. 1), под узлом 12 рельса (как показано на фиг. 11), или, если узел 12 рельса проходит по вертикали, вдоль узла 12 рельса (как показано на фиг. 12).

[0060] Транспортировочную систему 10 можно использовать на земле, под землей, под водой или на ее поверхности либо в воздушном или космическом пространстве и в комбинации этих сред; например, транспортировочным устройством 16 может являться кабина амфибии, выполненная с возможностью приема пассажиров и с возможностью передвижения по земле либо по воде и в воде посредством перемещающего устройства 14.

[0061] Транспортировочная система 10 может быть использована в качестве замены или дополнения обычных наземных транспортных средств, включая рельсовые транспортные средства (например, поезда). Например, существующие рельсы можно использовать в качестве опоры для монтажа узла 12 рельса.

[0062] Таким образом, транспортировочная система 10 способна обеспечить средства перевозки, являющиеся доступными, адаптируемыми к широкому разнообразию скоростей, значений крутизны откоса, масштаба внедрения, перевозимых весов и/или объемов при использовании относительно просто создаваемой инфраструктуры.

[0063] В конкретном варианте осуществления изобретения транспортировочная система 10 способна обеспечить сокращение использования углеводородного топлива благодаря замене таких транспортных средств, для функционирования которых в ином случае понадобилось бы углеводородное топливо, как автомобили, поезда и автобусы, и возврату их энергии.

[0064] Предпочтительно в конкретном варианте осуществления изобретения для размещения на земле трубчатого узла 12 рельса может понадобиться меньшее пространство, чем для железнодорожных рельсов, особенно при подвешивании на высотных конструкциях.

[0065] В конкретном варианте осуществления изобретения транспортировочная система 10 генерирует шум очень низкого уровня - ниже обычных уровней шумов, генерируемых железнодорожным, подземным транспортом и аналогичными транспортировочными системами. В конкретном варианте осуществления изобретения транспортировочной системе 10 требуется для работы меньше энергии по сравнению с обычными уровнями энергии, требуемыми железнодорожному, подземному транспорту и аналогичным транспортировочным системам.

[0066] В конкретном варианте осуществления изобретения перемещающее устройство соединено с транспортировочным устройством, которое поддерживает второй узел рельса, который в свою очередь содержит второе перемещающее устройство, подсоединенное ко второму транспортировочному устройству, обеспечивая тем самым расширенные возможности перемещения второго транспортировочного устройства.

[0067] Предшествующее описание приведено исключительно в качестве примера, и специалистам в данной области будет понятно, что в описанные варианты осуществления могут быть внесены изменения без отступления от объема раскрытого здесь изобретения. Изменения, входящие в рамки объема настоящего изобретения, будут очевидными для указанных специалистов в данной области в свете рассмотрения раскрытого здесь изобретения, и такие изменения подразумеваются подпадающими под действие прилагаемой формулы изобретения.

Изобретение относится к транспортировочным системам, которые используют узлы трубчатых рельсов. Транспортировочная система содержит узел трубчатого рельса, перемещающее устройство по меньшей мере с одной винтовой движительной системой, в первом положении размещаемой в одном рельсе и выполненной с возможностью перемещения во второе положение, с размещением в другом рельсе, переключающий механизм, взаимодействующий с каждой из движительных систем для перемещения между первым и вторым положением, и транспортировочное устройство, расположенное снаружи узла рельса и прикрепленное к перемещающему устройству. Перемещающее устройство выполнено по меньшей мере с одной парой опорных элементов, каждый из которых поддерживает винтовую движительную систему, и содержит смещающий элемент, вызывающий смещение по окружности опорных элементов каждой пары в противоположных направлениях. Перемещающее устройство выполнено по меньшей мере с одним трубчатым опорным элементом, охватывающим корпус по окружности и выполненным с возможностью передвижения по окружности относительно корпуса и поддерживающим набор наклонных колес, и содержит переключающий механизм, взаимодействующий с каждым элементом для приведения в действие перемещения по окружности. В результате расширяются эксплуатационные возможности транспортировочной системы. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Транспортировочная система, содержащая:

- узел трубчатого рельса, содержащий по меньшей мере на части своей длины по меньшей мере два проходящих бок о бок трубчатых рельса, причем каждый из них имеет открытое круглое поперечное сечение;

- подвижное перемещающее устройство, имеющее:

корпус,

по меньшей мере один двигатель,

по меньшей мере одну винтовую движительную систему, взаимодействующую с возможностью передачи приводного усилия по меньшей мере с одним двигателем, причем каждая движительная система находится в первом положении, при котором она размещена в одном из рельсов и взаимодействует с внутренней поверхностью этого рельса и выполнена с возможностью перемещения между первым положением и вторым положением, при котором движительная система размещена в другом рельсе из указанных рельсов и взаимодействует с его внутренней поверхностью, и

переключающий механизм, взаимодействующий с каждым набором средств для перемещения между первым и вторым положениями; и

- транспортировочное устройство, расположенное снаружи указанного узла рельса и прикрепленное к подвижному перемещающему устройству для перемещения вместе с ним.

2. Система по п.1, в которой указанный по меньшей мере один двигатель включает в себя двигатель, поддерживаемый корпусом,

причем перемещающее устройство содержит главный вал, поддерживаемый с возможностью поворота корпусом и взаимодействующий с возможностью передачи приводного усилия с двигателем, и

каждая движительная система взаимодействует с возможностью передачи приводного усилия с главным валом.

3. Система по п.2, в которой каждая винтовая движительная система содержит вращающийся опорный вал, находящийся на расстоянии от корпуса, и набор вращающихся наклонных колес, поддерживаемых опорным валом так, чтобы иметь возможность поворачиваться вместе с ним вокруг центральной оси опорного вала,

причем каждый опорный вал взаимодействует с возможностью передачи приводного усилия с двигателем, а

наклонные колеса каждого набора выполнены с возможностью вращения вокруг соответствующей оси, проходящей под углом более 0° и менее 90° относительно центральной оси опорного вала, чтобы задать винтовое движение вдоль внутренней поверхности рельсов.

4. Система по п.1, в которой каждая движительная система содержит вращающийся опорный вал, находящийся на расстоянии от корпуса, и набор вращающихся наклонных колес, поддерживаемых опорным валом так, чтобы иметь возможность вращаться вместе с ним вокруг центральной оси опорного вала,

причем указанный по меньшей мере один двигатель включает в себя соответствующее мотор-колесо, связанное с каждым вращающимся опорным валом, а

наклонные колеса каждого набора выполнены с возможностью поворота вокруг соответствующей оси, проходящей под углом более 0° и менее 90° относительно центральной оси опорного вала, чтобы задать винтовое движение вдоль внутренней поверхности рельсов.

5. Система по п.3 или 4, в которой угол наклона наклонных колес каждого набора является регулируемым таким образом, чтобы получить варьируемый угол между осью колеса и продольной осью.

6. Система по п.5, в которой угол между осью колеса и продольной осью регулируется до значения 0° и/или 90°.

7. Система по любому из пп.1-4, 6, в которой переключающий механизм содержит направляющий элемент, контактирующий с направляющей, установленной в узле рельса,

причем высота направляющей варьируется вдоль узла рельса, и изменение высоты направляющего элемента приводит в действие переключающий механизм.

8. Система по любому из пп.1-4, 6, в которой узел трубчатого рельса содержит на части своей длины третий рельс,

причем каждая движительная система выполнена также с возможностью перемещения в третье положение, в котором каждая движительная система размещается в третьем рельсе.

9. Перемещающее устройство, выполненное с возможностью размещения внутри открытого трубчатого рельса и содержащее:

корпус, имеющий продольную ось, которая при использовании устройства соответствует продольной оси узла рельса;

по меньшей мере одну пару опорных элементов, взаимодействующих с корпусом и выполненных с возможностью передвижения по окружности относительно него, причем каждый опорный элемент поддерживает ведомую винтовую движительную систему, расположенную на расстоянии от корпуса; и

смещающий элемент, который смещает по окружности опорные элементы каждой пары в противоположном направлении.

10. Устройство по п.9, дополнительно содержащее двигатель, поддерживаемый корпусом,

причем устройство дополнительно содержит главный вал, поддерживаемый с возможностью поворота корпусом и взаимодействующий с возможностью передачи приводного усилия с двигателем, и

каждая движительная система взаимодействует с возможностью передачи приводного усилия с главным валом.

11. Устройство по п.10, в котором каждая винтовая движительная система содержит вращающийся опорный вал, поддерживаемый с возможностью вращения опорным элементом, находящимся на расстоянии от корпуса, и набор вращающихся наклонных колес, поддерживаемых опорным валом так, чтобы иметь возможность поворачиваться вместе с ним вокруг центральной оси опорного вала,

причем каждый опорный вал взаимодействует с возможностью передачи приводного усилия с двигателем, а

наклонные колеса каждого набора выполнены с возможностью поворота вокруг соответствующей оси, проходящей под углом более 0° и менее 90° относительно центральной оси опорного вала, чтобы задать приведение в винтовое движение.

12. Устройство по п.9, в котором каждая винтовая движительная система содержит вращающийся опорный вал, поддерживаемый с возможностью поворота опорным элементом, находящимся на расстоянии от корпуса, и набор вращающихся наклонных колес, поддерживаемых опорным валом так, чтобы иметь возможность поворачиваться вместе с ним вокруг центральной оси опорного вала,

причем указанный по меньшей мере один двигатель включает в себя соответствующее мотор-колесо, связанное с каждым вращающимся опорным валом, а

наклонные колеса каждого набора выполнены с возможностью поворота вокруг соответствующей оси, проходящей под углом более 0° и менее 90° относительно центральной оси опорного вала, чтобы задать приведение в винтовое движение.

13. Устройство по п.11 или 12, в котором угол наклона наклонных колес каждого набора является регулируемым таким образом, чтобы получить варьируемый угол между осью колеса и продольной осью.

14. Устройство по п.13, в котором угол между осью колеса и продольной осью является регулируемым до значения 0° и/или 90°.

15. Устройство по любому из пп.9-12, 14, в котором смещающий элемент содержит элемент зубчатого профиля, зацепляемого с дополняющим зубчатым профилем, выполненным на опорных элементах соответствующей пары.

16. Устройство по любому из пп.9-12, 14, в котором каждый опорный элемент имеет трубчатую форму и охватывает корпус по окружности.

17. Устройство по любому из пп.9-12, 14, в котором каждый опорный элемент выполнен с возможностью передвижения по окружности между первым и вторым положением, причем опорные элементы каждой пары имеют разное взаимное расположение в первом и втором положениях.

18. Перемещающее устройство, выполненное с возможностью размещения внутри открытого трубчатого рельса и содержащее:

- удлиненный корпус, имеющий продольную ось, которая при использовании устройства соответствует продольной оси узла рельса;

- по меньшей мере один трубчатый опорный элемент, охватывающий корпус по окружности и подсоединенный к нему так, чтобы иметь возможность перемещения по окружности относительно него,

причем каждый опорный элемент поддерживает с возможностью поворота опорный вал, пространственно разнесенный с главным валом и взаимодействующий с ним с возможностью передачи приводного усилия,

опорный вал поддерживает набор наклонных колес, выполненных с возможностью вращения вокруг оси, проходящей под углом более 0° и менее 90° относительно продольной оси корпуса, чтобы задать приведение в винтовое движение, а

наклонные колеса взаимодействуют с возможностью передачи приводного усилия по меньшей мере с одним двигателем; и

- переключающий механизм, взаимодействующий с каждым опорным элементом для его приведения в действие с перемещением по окружности.

19. Устройство по п. 18, в котором по меньшей мере один двигатель включает двигатель, поддерживаемый корпусом,

причем устройство дополнительно содержит главный вал, поддерживаемый с возможностью поворота корпусом и взаимодействующий с двигателем с возможностью передачи приводного усилия, и

каждый выполненный с возможностью поворота опорный вал взаимодействует с главным валом с возможностью передачи приводного усилия для приведения наклонных колес во вращение.

20. Устройство по п.18, в котором по меньшей мере один двигатель содержит соответствующее мотор-колесо для каждого набора наклонных колес,

причем выполненный с возможностью поворота опорный вал каждого набора образует часть ротора соответствующего мотор-колеса для приведения наклонных колес во вращение.

21. Устройство по любому из пп.18-20, в котором угол наклона наклонных колес каждого набора является регулируемым таким образом, чтобы получить варьируемый угол между осью колеса и продольной осью.