Деформируемое колесо с непневматической поддержкой нагрузки для лунных и марсианских условий Российский патент 2024 года по МПК B60B19/00 B64G1/16 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к деформируемому колесу с непневматической поддержкой нагрузки. Более конкретно, изобретение относится к колесу, которое поддерживает нагрузку своими конструктивными компонентами и обладает эксплуатационными возможностями, адаптированными для оснащения транспортного средства, предназначенного для движения в экстремальных условиях, таких как встречаются на Луне и Марсе.

Уровень техники

Пневматическое колесо обладает способностями поддержки нагрузки, амортизации ударов от дорожного полотна и передачи усилия (ускорения, торможения и изменения направления), которые особенно хорошо подходят для многих транспортных средств, включая велосипеды, мотоциклы, легковые и грузовые автомобили. Амортизирующие свойства шин также полезны в других областях, например, для грузовиков, перевозящих медицинское оборудование или чувствительное электронное оборудование.

Существуют альтернативы пневматическому колесу. Примеры включают в себя сплошные шины и пружинные шины. Однако эти альтернативы не обладают эксплуатационными преимуществами пневматических колес. В частности, сплошные шины работают на сжатие части, контактирующей с грунтом, для поддержки нагрузки. Шины этого типа могут быть тяжелыми и жесткими и не обладать амортизирующей способностью пневматических колес. Хотя обычные непневматические колеса делают более упругими, им не хватает несущей способности и долговечности, как у пневматических колес.

Для преодоления этих недостатков в публикации США 7,418,988 предложена шина с конструктивной поддержкой, включающая в себя наружную кольцевую шину и множество спиц, проходящих поперечно и радиально внутрь от кольцевой шины к ступице колеса и предназначенных для передачи в напряженном состоянии усилий нагрузки между кольцевой шиной и ступицей.

Колесо с конструктивной поддержкой, в соответствии с данным изобретением, не имеет шины, предназначенной для содержания сжатого воздуха, и, следовательно, не нуждается в герметизации относительно обода колеса для поддержания внутреннего давления воздуха. Таким образом, это конструктивно поддерживаемое колесо не требует шины в том смысле, в котором это понимается.

Спицы этого колеса работают на растяжение, передавая усилия нагрузки между колесом и кольцевой шиной, что позволяет поддерживать массу транспортного средства. Опорные усилия создаются за счет натяжения спиц, которые не соединены с частью кольцевой шины, контактирующей с грунтом. Спицы также передают усилия, необходимые для ускорения, торможения и поворота.

Какими бы ни были известные из уровня техники альтернативны для создания непневматических колес, они обычно не удовлетворяют всем требованиям, в частности, когда они предназначены для работы в экстремальных условиях, таких как те, которые встречаются на Луне и Марсе. Действительно, в таких условиях необходимо, чтобы колесо могло сильно деформироваться при прохождении препятствия, создавая при этом низкое и равномерное контактное давление, позволяющее транспортному средству оставаться подвижным на мягком грунте, таком как грунт, обнаруженный на Луне и на Марсе.

Раскрытие сущности изобретения

Таким образом, основная цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы преодолеть такие недостатки за счет обеспечения колеса деформируемой конструкции с непневматической поддержкой нагрузки, которым, в частности, можно оборудовать транспортные средства, предназначенные для передвижения в экстремальных условиях, таких как встречаются на Луне и Марсе.

Согласно изобретению, эта цель достигается за счет деформируемого колеса с непневматической поддержкой нагрузки для оснащения транспортного средства для движения в экстремальных условиях, таких как встречаются на Луне и Марсе, содержащего:

- ступицу,

- многослойную кольцевую шину, предназначенную для контакта с грунтом, расположенную концентрически вокруг ступицы и содержащую множество концентрических ободов, которые собраны с размещением между ними промежуточных слоев, каждый из которых состоит из материала, модуль Юнга которого в 600000-1000 раз ниже, чем у ободов, и

- множество металлических тросов с наружным диаметром от 0,2 мм до 5 мм, причем каждый трос радиально соединяет ступицу с многослойной шиной путем прикрепления с одной стороны, наружным концом - к многослойной шине, а с другой стороны, внутренним концом - к ступице с помощью упругого элемента, обеспечивающего возможность изменения радиальной жесткости тросов, при этом каждый упругий элемент связан с упором, способным ограничивать его деформацию.

Колесо согласно изобретению отличается, в частности, наличием многослойной кольцевой шины, которая содержит множество концентрических ободов, которые собраны с размещением между ними промежуточных слоев, каждый из которых состоит из материала, модуль Юнга которого в 600000-1000 раз меньше, чем у ободов, например - из упругого материала. Под действием наружной нагрузки часть многослойной шины, контактирующая с грунтом, деформируется с приданием не, по существу, круглой формы, а формы, соответствующей поверхности грунта, сохраняя при этом, по существу, постоянную длину ободов. Относительное смещение ободов многослойной шины происходит за счет сдвига в промежуточных слоях. Таким образом, колесо согласно изобретению позволяет создавать низкое и равномерное контактное давление на грунт. Следовательно, транспортное средство, оснащенное такими колесами, может оставаться мобильным (т.е. не буксовать) даже на рыхлом (типа песка) грунте, таком как встречается на Луне и Марсе.

Колесо согласно изобретению также отличается применением металлических тросов, радиально соединяющих ступицу и многослойную шину с креплением к ступице посредством упругого элемента, позволяющего изменять радиальную жесткость. В частности, благодаря своим собственным характеристикам и наличию упругих элементов, металлические тросы обладают низкой жесткостью на сжатие и высокой жесткостью на растяжение, что позволяет прикрепленным к многослойной шине тросам, изгибаться при контакте с грунтом, амортизируя толчки от неровности дороги, и обеспечивать идеальное соответствие многослойной шины неровностям поверхности дороги, особенно при прохождении препятствия.

В более общем смысле, колесо согласно изобретению, выполненное таким образом, имеет преимущество создания значительных тяговых усилий и отсутствия пробуксовки, в частности, когда транспортное средство, оснащенное такими колесами, берет подъем. Кроме того, колесо согласно изобретению обеспечивает соотношение выдерживаемой нагрузки к массе колеса, составляющее от 15 до 25.

Предпочтительно, ободы многослойной шины изготовлены из металла или композитного материала.

Также предпочтительно, промежуточные слои состоят из сверхупругого эластомера, имеющего температуру стеклования ниже 120°С.

Предпочтительно, тросы имеют соотношение между их механической жесткостью при растяжении и их механической жесткостью при сжатии, составляющее от 50000 до 300000, а предпочтительно - от 25000 до 150000.

Согласно другой предпочтительной компоновке, каждый трос наклонен относительно плоскости, радиальной ступице, на угол альфа, составляющий от 0,1° до 45° и предпочтительно равный 10°, и/или относительно плоскости, поперечной ступице, на угол бета, составляющий от 0,1° до 45° и предпочтительно равный 10°. Такое несовмещение тросов с радиальными направлениями позволяет повысить жесткость колеса при поперечной нагрузке (например, при повороте) или при торможении транспортного средства.

Наружный конец тросов может быть прикреплен к планкам, установленным на наружной поверхности многослойной шины.

Согласно одному варианту осуществления, внутренний конец тросов прикреплен к ступице посредством пластинчатых пружин, обеспечивающих возможность изменения их радиальной жесткости.

В этом варианте осуществления пластинчатые пружины могут быть прикреплены, в их соответствующих центрах, к внутренней поверхности ступицы, образующей упор, способный ограничивать их деформацию, и проходить продольно в направлении по окружности ступицы, при этом каждая пластинчатая пружина содержит два противоположных продольных конца, каждый из которых соединен с внутренним концом троса.

Кроме того, также в этом варианте осуществления колесо может содержать множество пластинчатых пружин, которые прикреплены к внутренней поверхности ступицы с внутренней стороны колеса, и множество пластинчатых пружин, которые прикреплены к внутренней поверхности ступицы с наружной стороны колеса.

Предпочтительно, каждая пластинчатая пружина включает в себя множество пластин из нержавеющей стали, которые наложены друг на друга.

Также в этом варианте осуществления на ступице может быть установлен по меньшей мере один диск, выступающий радиально наружу и имеющий наружный диаметр, обеспечивающий упор для внутренней поверхности многослойной шины, ограничивающий ее деформации.

Согласно другому варианту осуществления, внутренний конец тросов прикреплен к ступице посредством U-образно согнутых пластин, образующих пружины, обеспечивающие возможность изменения радиальной жесткости тросов.

В этом другом варианте осуществления U-образно согнутые пластины могут быть прикреплены на своих соответствующих свободных концах к внутренней поверхности ступицы и продольно проходить вдоль осевого направления ступицы, причем каждая U-образно согнутая пластина соединена с внутренним концом троса.

Предпочтительно, колесо содержит множество U-образно согнутых пластин, продольно проходящих с внутренней стороны колеса, и множество U-образно согнутых пластин, продольно проходящих с наружной стороны колеса.

Также в этом другом варианте осуществления на ступице может быть установлен по меньшей мере один диск, выступающий радиально наружу и имеющий внутренний диаметр, обеспечивающий упор для U-образно согнутых пластин, ограничивающий их деформацию, и наружный диаметр, обеспечивающий упор для внутренней поверхности многослойной шины, ограничивающий ее деформации.

Краткое описание чертежей

Другие признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из приведенного ниже описания со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые иллюстрируют примерный вариант осуществления изобретения, не имеющий какого-либо ограничивающего характера. На чертежах:

- на фиг.1 представлен в аксонометрии схематический вид колеса согласно первому варианту осуществления изобретения;

- на фиг.2 представлен схематический вид спереди колеса по фиг.1;

- на фиг.3 представлен схематический вид спереди колеса по фиг.1, опирающегося на грунт и подвергающегося нагрузке;

- на фиг.4 представлен вид в разрезе по линии IV-IV на фиг.2;

- на фиг.5 и 6 представлены схематические виды и два разных ракурса колеса согласно второму варианту осуществления изобретения;

- на фиг.7 представлен схематический вид спереди колеса по фиг.5 и 6;

- на фиг.8 представлен схематический вид спереди колеса по фиг.5 и 6, опирающегося на грунт и подвергающегося нагрузке;

- на фиг.9 представлен вид в разрезе по линии IX-IX на фиг.7; и

- на фиг.10 представлен схематический вид спереди колеса по фиг.5 и 6 при прохождении крупного препятствия.

Осуществление изобретения

Изобретение относится к деформируемому колесу с непневматической поддержкой нагрузки, как показано на фиг.1, которое пригодно для оснащения транспортного средства, предназначенного для движения в экстремальных условиях, таких как встречаются на Луне и Марсе.

Колесо 2, показанное на фиг.1, в общем, содержит ступицу 4, многослойную кольцевую шину 6, предназначенную для контакта с грунтом, и множество металлических тросов 8, радиально соединяющих ступицу с многослойной шиной.

Как показано на фиг.2 и 4, многослойная шина 6 состоит из множества концентрических ободов 6а, которые собраны вместе с размещением между ними промежуточных слоев 6b, каждый из которых состоит из материала, модуль Юнга которого в 600000-1000 раз ниже, чем у ободов.

Ободы 6а могут быть металлическими (например, стальными) или изготовленными из композитного материала.

Что касается промежуточных слоев 6b, то они, предпочтительно, изготовлены из сверхупругого эластомера, имеющего температуру стеклования ниже 120°С.

Благодаря такому составу многослойной шины 6, часть многослойной шины, контактирующая с грунтом, под приложенной извне нагрузкой деформируется в форме, повторяющей поверхность грунта, сохраняя при этом, по существу, постоянную длину образующих ее ободов 6а. Относительное смещение ободов многослойной шины происходит за счет сдвига в промежуточном слое 6b.

Как показано на фиг.1, на ступице 4 колеса установлены два диска 12, 14, которые выступают радиально наружу. Эти два диска 12, 14 отстоят друг от друга по оси Х-Х колеса, при этом каждый имеет наружный диаметр, обеспечивающий упор для внутренней поверхности многослойной шины 6, чтобы ограничивать ее деформации.

Тросы 8 радиально соединяют многослойную шину 6 со ступицей 4. С этой целью каждый трос 8а имеет наружный конец 8а, который прикреплен к планкам 16, установленным на наружной поверхности многослойной шины.

В этой конфигурации наружные концы 8а тросов проходят через все ободы 6а и промежуточные слои 6b многослойной шины. Конечно, можно предусмотреть прикрепление наружных концов 8а тросов к внутренней поверхности многослойной шины.

Своими внутренними концами тросы 8 прикреплены к ступице 4 посредством упругого элемента 18, обеспечивающего возможность изменения радиальной жесткости тросов. Здесь также, внутренние концы 8b тросов проходят через ступицу по ее толщине.

Каждый трос 8 состоит из сборки металлических проволок (например, стальных), состоящей из прядей, собранных вокруг металлического сердечника. Например, каждый трос имеет 6 или 7 прядей, каждая из которых состоит из 7-61 металлических проволок, причем сборка имеет наружный диаметр от 0,2 мм до 5 мм.

Кроме того, каждый трос 8 имеет соотношение между его механической жесткостью при растяжении Kt и его механической жесткостью при сжатии Kc, составляющее от 50000 до 300000 (т.е. 5000 ≤ Kt/Kc ≤ 300000), а предпочтительно -от 25000 до 150000 (т.е. 25000 ≤ Kt/Kc ≤ 150000).

Эти значения механической жесткости Kt и Kc были получены в соответствии с рекомендациями ISO 2408:2017 и ISO 17893:2004 (относящимися к требованиям к стальным тросам) и с использованием испытательной машины марки «INSTRON®» модель 34ТМ-10.

Иначе говоря, тросы 8 демонстрируют асимметрию жесткости, при этом их механическая жесткость при растяжении Kt значительно превосходит механическую жесткость при сжатии Кс.

Кроме того, в первом варианте осуществления по фиг.1-4 тросы 8 имеют особое распределение по всей оси Х-Х колеса, с первым двойным рядом из n тросов, соответствующие внутренние концы которых расположены с внутренней стороны колеса, и со вторым двойным рядом из m тросов, соответствующие внутренние концы которых расположены с наружной стороны колеса.

В частности, у каждого двойного ряда тросов внутренние концы установлены на ступице, располагаясь в поперечном направлении между одним из двух дисков 12, 14 и боковым краем (внутренним и наружным) ступицы. Количество n, m тросов может быть одинаковым для каждого двойного ряда тросов.

Кроме того, как показано на фиг.2, каждый трос 8, предпочтительно, наклонен относительно радиальной плоскости Pr к ступице 4 на угол α, составляющий (по абсолютной величине) от 0,1° до 45° и, предпочтительно, равный 10° (по абсолютной величине).

В частности, для одного и того же ряда тросов может быть целесообразным предусмотреть чередование наклонов между соседними тросами (один из тросов будет иметь положительный угол наклона α, обозначенный на фиг.2, «α+», a соседний трос будет иметь отрицательный угол наклона α, обозначенный на фиг.2 «α-»).

Аналогично, как показано на фиг.4, каждый трос 8, предпочтительно, наклонен относительно поперечной плоскости Pt к ступице 4 на угол β, составляющий от 0,1° до 45° (по абсолютной величине) и, предпочтительно, равный 10° (по абсолютной величине).

В частности, для каждого из двух двойных рядов тросов может быть целесообразным предусмотреть, чтобы все тросы, принадлежащие к одному из двух рядов, имели положительный угол наклона β (обозначен «β+» на фиг.4), а все тросы, принадлежащие к другому из двух рядов, имели отрицательный угол наклона β (обозначен «β-» на фиг.4).

Эти наклоны α, β тросов 8 позволяют увеличить жесткость колеса при поперечной нагрузке (например, при повороте) или при торможении транспортного средства, оснащенного таким колесом.

В первом варианте осуществления по фиг.1-4 упругие элементы, посредством которых соответствующий внутренний конец 8b тросов 8b крепится к ступице 4, представляют собой пластинчатые пружины 18. Эти пластинчатые пружины 18 изменяют радиальную жесткость тросов.

В частности, каждая пластинчатая пружина 18 выполнена в виде удлиненной пластины, проходящей продольно в направлении по окружности ступицы 4, и прикреплена в своем центре заклепкой 19 к внутренней поверхности 4а ступицы.

Кроме того, каждая пластинчатая пружина 18 имеет два противоположных продольных конца 20, 22, каждый из которых соединен с внутренним концом 8b троса 8. Таким образом, в этом варианте осуществления два соседних троса совместно используют один и тот же упругий элемент 18, обеспечивающий возможность изменения их радиальной жесткости.

В связи с особым распределением тросов 8 в два ряда, находящихся на расстоянии друг от друга вдоль продольной оси Х-Х колеса, предусмотрено, что n/2 пластинчатых пружин прикреплены к внутренней поверхности 4а ступицы с внутренней стороны колеса, и m/2 пластинчатых пружин прикреплены к внутренней поверхности ступицы с наружной стороны колеса.

Кроме того, как показано на фиг.2 и 3, каждая пластинчатая пружина 8 согласно этому первому варианту осуществления состоит из наложенных друг на друга множества (например, трех) металлических пластин 18а, например стальных. Преимущество наложения пластин заключается в возможности значительного смещения (отклонения) без достижения предела упругости каждой из пластин. Иначе говоря, можно достичь требуемого значения жесткости на изгиб без повышения упругости элементарных пластин.

Следует отметить, что в этом первом варианте осуществления внутренняя поверхность 4а ступицы 4 образует упор, способный ограничивать деформацию по направлению к наружной стороне пластинчатых пружин 18.

Как показано на фиг.3, особая конструкция колеса согласно изобретению, когда колесо 2 подвергается нагрузке, позволяет контактирующей с грунтом части W многослойной шины 6 деформироваться, не в форме, по существу, круга, а в форме, повторяющей поверхность грунта. В частности, конструкция многослойной шины позволяет оказывать равномерное контактное давление на грунт.

Тросы 8-W, расположенные под углом в части W многослойной шины 6, которая находится в контакте с грунтом, легко сжимаются и изгибаются из-за их низкой механической жесткости при сжатии Kc.

Тросы 8-V, расположенные под углом сразу перед и сразу после контактирующей с грунтом части W многослойной шины 6, также подвергаются сильному растягиванию, которое воспринимается пластинчатыми пружинами 18, к которым прикреплен их соответствующий наружный конец 8а (пружинные пластины, связанные с этими тросами 8V, деформированы к наружной стороне ступицы).

Когда поверхность грунта представляет собой значительное препятствие (например, крупный камень), часть W многослойной шины 6, контактирующая с грунтом, продолжает деформироваться, чтобы соответствовать профилю препятствия. В такой ситуации, в зависимости от размера препятствия, внутренняя поверхность многослойной шины 6 может упираться в наружный диаметр дисков 12, 14, установленных на ступице 4, с целью ограничения деформаций, испытываемых многослойной шиной.

В соответствии с фиг.5-9 теперь будет раскрыто колесо 2' согласно второму варианту осуществления.

Этот второй вариант осуществления отличается от предыдущего упругими элементами, посредством которых соответствующий внутренний конец 8b тросов 8 прикреплен к ступице 4.

В данном варианте осуществления эти упругие элементы выполнены в виде U-образно (т.е. на 180°) согнутых пластин 18', образующих пружины, обеспечивающие возможность изменения радиальной жесткости тросов.

Пластины 18' изготовлены из металла, например, стали, или из композитного материала. Они имеют жесткость на изгиб, которая составляет от 200 Н/мм до 1 Н/мм, а предпочтительно - от 70 Н/мм до 5 Н/мм (эти значения жесткости на изгиб были получены с помощью испытательной машины марки «INSTRON®», модель 34ТМ-10).

В частности, U-образно согнутые пластины 18' прикреплены своими соответствующими свободными концами к внутренней поверхности 4а ступицы 4 посредством системы 24 «винт/гайка» (см. фиг.9) и проходят продольно вдоль осевого направления ступицы (т.е. вдоль продольной оси Х-Х колеса).

Кроме того, каждая U-образно согнутая пластина 18' своим концом, противоположным ее свободному концу, соединена с внутренним концом одного из 8 тросов. Таким образом, в отличие от предыдущего варианта, предусмотрено столько же U-образно согнутых пластин 18', сколько имеется металлических тросов.

В варианте осуществления, который не показан, U-образно согнутые пластины сгруппированы в группы из нескольких пластин (например, от 2 до 10, а предпочтительно - из четырех), которые соединены вместе в центральной части колеса, чтобы обеспечить хорошее выравнивание пластин друг с другом (и, таким образом, избежать поворота пластин вокруг точки их крепления на колесе).

Ввиду специального распределения тросов 8 в два ряда, разнесенные вдоль продольной оси Х-Х колеса 2', n U-образно согнутых пластин 18' прикреплены к внутренней поверхности 4а ступицы с внутренней стороны колеса, a m U-образно согнутых пластин18' прикреплены к внутренней поверхности ступицы с наружной стороны колеса.

U-образно согнутые пластины, прикрепленные к внутренней стороне колеса, проходят в продольном направлении (т.е. параллельно продольной оси Х-Х колеса) к внутренней стороне колеса, а U-образно согнутые пластины, прикрепленные к наружной стороне колеса, выходят в продольном направлении наружу от колеса.

Кроме того, как и в предыдущем варианте осуществления, тросы 8 имеют особое распределение по всей оси Х-Х колеса 2' с первым двойным рядом из n тросов, соответствующие внутренние концы 8b которых прикреплены к U-образно согнутым пластинам, расположенным с внутренней стороны колеса, и со вторым двойным рядом из m тросов, соответствующие внутренние концы которых прикреплены к U-образно согнутым пластинам, расположенным с наружной стороны колеса.

Также, в этом втором варианте осуществления, как показано на фиг.7 и 9, каждый трос 8 предпочтительно наклонен относительно радиальной плоскости Pr к ступице под углом α, составляющим от 0,1° до 45° (по абсолютной величине) и/или относительно поперечной плоскости Pt к ступице под углом β, составляющим от 0,1° до 45° (по абсолютной величине).

Для каждого из двух двойных рядов тросов предпочтительно предусмотреть, чтобы все тросы, принадлежащие к одному ряду, имели угол α наклона относительно радиальной плоскости, который является положительным (обозначен «α+» на фиг.7), а все тросы, принадлежащие другому ряду, имели угол а наклона относительно радиальной плоскости, который является отрицательным (обозначен «α-» на фиг. 7).

Также, для каждого из двух двойных рядов тросов можно предпочтительно предусмотреть, чтобы все тросы, принадлежащие к одному из двух рядов, имели угол β наклона относительно поперечной плоскости, который является положительным (обозначен «β+» на фиг.9), а все тросы, принадлежащие другому из двух рядов, имели угол β наклона относительно поперечной плоскости, который является отрицательным (обозначен «β-» на фиг.9).

В этом втором варианте осуществления на ступице 4 также установлены два диска 12, 14, выступающие радиально наружу. Каждый из этих двух дисков имеет такой внутренний диаметр, чтобы обеспечивать упор для U-образно согнутых пластин с целью ограничения их деформации.

Так же, как и в первом варианте осуществления, каждый из двух дисков 12, 14 имеет наружный диаметр, в который может упираться внутренняя поверхность многослойной шины 6, чтобы ограничить ее деформации.

Следует также отметить, что механическое поведение конкретной конструкции этого колеса 2' согласно данному второму варианту осуществления идентично поведению, относящемуся к первому варианту осуществления. В частности, как показано на фиг.8, когда колесо 2' подвергается нагрузке, особая конструкция колеса согласно изобретению позволяет части W многослойной шины 6, контактирующей с грунтом, деформироваться, по существу, не в круглой форме, а в форме, соответствующей поверхности грунта.

Тросы 8-W, расположенные под углом в части W многослойной шины 6, контактирующей с грунтом, легко сжимаются и изгибаются из-за их низкой механической жесткости при сжатии Kc.

Что касается тросов 8-V, которые расположены под углом сразу перед и сразу после части W многослойной шины 6, контактирующей с грунтом, то они подвергаются сильному усилию растяжения, которое воспринимается U-образно согнутыми пластинами 18', к которым прикреплен их соответствующий наружный конец 8а (пружинные пластины, связанные с этими тросами 8-V, деформируются к наружной стороне ступицы).

Кроме того, как показано на фиг.10, когда поверхность грунта представляет собой значительное препятствие (например, камень 26), часть W' многослойной шины 6 колеса 2', которая перекатывается через препятствие, продолжает деформироваться, чтобы соответствовать профилю препятствия.

В такой ситуации, в зависимости от размера препятствия, внутренняя поверхность многослойной шины 6 может упираться в наружный диаметр дисков 12, 14, установленных на ступице 4, с целью ограничения деформаций, испытываемых многослойной шиной.

Кроме того, чтобы смягчить контакт многослойной шины с дисками 12, 14, может быть целесообразным чтобы наружный диаметр последних был оснащен многослойным смягчающим протектором 28 (например, металл/эластомер).

Колесо содержит ступицу (4), многослойную кольцевую шину (6), содержащую множество концентрических ободов, которые собраны с размещением между ними промежуточных слоев, каждый из которых состоит из материала, модуль Юнга которого в 600000-1000 раз ниже, чем у ободов, и множество металлических тросов (8) с наружным диаметром от 0,2 мм до 5 мм. Каждый трос, соединяющий ступицу (4) с многослойной шиной (6), с одной стороны прикреплен наружным концом (8а) к многослойной шине, а с другой стороны прикреплен внутренним концом (8b) к ступице с помощью упругого элемента (18), обеспечивающего возможность изменения радиальной жесткости канатов, при этом каждый упругий элемент связан с упором (12, 14), способным ограничивать его деформацию. Технический результат – улучшение эксплуатационных характеристик колеса. 16 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Деформируемое колесо (2; 2') с непневматической поддержкой нагрузки, предназначенное для оснащения транспортного средства для движения в экстремальных условиях, таких как встречаются на Луне и Марсе, содержащее:

- ступицу (4),

- многослойную кольцевую шину (6), предназначенную для контакта с грунтом, расположенную концентрически вокруг ступицы и содержащую множество концентрических ободов (6а), которые собраны с размещением между ними промежуточных слоев (6b), каждый из которых состоит из материала, модуль Юнга которого в 600000-1000 раз ниже, чем у ободов, и

- множество металлических тросов (8) с наружным диаметром от 0,2 мм до 5 мм, причем каждый трос радиально соединяет ступицу (4) с многослойной шиной (6) путем прикрепления с одной стороны, наружным концом (8а) - к многослойной шине, а с другой стороны, внутренним концом (8b) - к ступице с помощью упругого элемента (18; 18'), обеспечивающего возможность изменения радиальной жесткости тросов, при этом каждый упругий элемент связан с упором (12, 14), способным ограничивать его деформацию.

2. Колесо по п. 1, в котором ободы (6а) многослойной шины (6) изготовлены из металла или композитного материала.

3. Колесо по п. 1 или 2, в котором промежуточные слои (6b) многослойной шины (6) состоят из сверхупругого эластомера, имеющего температуру стеклования ниже 120°С.

4. Колесо по любому из пп. 1-3, в котором тросы (8) имеют соотношение между их механической жесткостью при растяжении (Kt) и их механической жесткостью при сжатии (Кс), составляющее от 50000 до 300000.

5. Колесо по п. 4, в котором соотношение между механической жесткостью при растяжении (Kt) и механической жесткостью при сжатии (Kc) тросов (8) составляет от 25000 до 150000.

6. Колесо по любому из пп. 1-5, в котором каждый трос (8) наклонен относительно плоскости (Pr), радиальной ступице, на угол (α), составляющий от 0,1° до 45° и/или относительно плоскости (Pt), поперечной ступице, на угол (β), составляющий от 0,1° до 45°.

7. Колесо по п. 6, в котором каждый трос (8) наклонен относительно плоскости (Pr), радиальной ступице, на угол (α), равный 10° и/или относительно плоскости (Pt), поперечной ступице, на угол (β), равный 10°.

8. Колесо по любому из пп. 1-7, в котором наружный конец (8а) тросов (8) прикреплен к планкам (16), установленным на наружной поверхности многослойной шины (6).

9. Колесо по любому из пп. 1-8, в котором внутренний конец (8b) тросов (8) прикреплен к ступице (4) посредством пластинчатых пружин (18), обеспечивающих возможность изменения их радиальной жесткости.

10. Колесо по п. 9, в котором пластинчатые пружины (18) прикреплены в их соответствующих центрах к внутренней поверхности (4а) ступицы (4), образующей упор, способный ограничивать их деформацию, и проходят продольно в направлении по окружности ступицы, причем каждая пластинчатая пружина содержит два противоположных продольных конца (20, 22), каждый из которых соединен с внутренним концом (8b) троса (8).

11. Колесо по п. 10, содержащее множество пластинчатых пружин, которые прикреплены к внутренней поверхности ступицы с внутренней стороны колеса, и множество пластинчатых пружин, которые прикреплены к внутренней поверхности ступицы с наружной стороны колеса.

12. Колесо по любому из пп. 9-11, в котором каждая пластинчатая пружина (18) содержит множество пластин (18а) из нержавеющей стали, которые наложены друг на друга.

13. Колесо по любому из пп. 9-12, в котором на ступице (4) установлен по меньшей мере один диск (12, 14), выступающий радиально наружу и имеющий наружный диаметр, обеспечивающий упор для внутренней поверхности многослойной шины (6), ограничивающий ее деформации.

14. Колесо по любому из пп. 1-8, в котором внутренний конец (8b) тросов (8) прикреплен к ступице посредством U-образно согнутых пластин (18'), образующих пружины, обеспечивающие возможность изменения радиальной жесткости тросов.

15. Колесо по п. 14, в котором U-образно согнутые пластины (18') прикреплены на своих соответствующих свободных концах к внутренней поверхности (4а) ступицы (4) и продольно проходят вдоль осевого направления ступицы, причем каждая U-образно согнутая пластина соединена с внутренним концом (8b) троса (8).

16. Колесо по п. 15, содержащее множество U-образно согнутых пластин, проходящих в продольном направлении с внутренней стороны колеса, и множество U-образно согнутых пластин, проходящих в продольном направлении с наружной стороны колеса.

17. Колесо по любому из пп. 14-16, в котором на ступице (4) установлен по меньшей мере один диск (12, 14), выступающий радиально наружу и имеющий внутренний диаметр, обеспечивающий упор для U-образно согнутых пластин (18'), ограничивающий их деформацию, и наружный диаметр, обеспечивающий упор для внутренней поверхности многослойной шины, ограничивающий ее деформации.