RU2190561C2

RU2190561C2 - Device for reducing load during walking of pedestrian with burden

Info

Publication number: RU2190561C2
Application number: RU99113881/28A
Authority: RU
Inventors: А.Е. Кузьмин; Н.А. Кузьмин
Original assignee: Иркутская государственная сельскохозяйственная академия
Priority date: 1999-06-28
Filing date: 1999-06-28
Publication date: 2002-10-10

Abstract

FIELD: flying vehicles. SUBSTANCE: proposed device has wing and rod which is connected with wing on one side and is used for connection with burden on other side. Wing is equipped with guide for positioning the front portion of wing normally to air flow and is articulated to one end of rod whose other end is used for rigid connection with burden. Wing is made from light durable material which increases flexibility of wing surface at filling with compressed air. EFFECT: reduced consumption of man-power and increased speed. 1 dwg

Description

Изобретение предназначено для пешеходов, военнослужащих на маршах в армейских и других условиях при транспортировке грузов. The invention is intended for pedestrians, military personnel on marches in the army and other conditions when transporting goods.

Известна привилегия на лыжный парус с каркасом из бамбуковых палок, рассчитанных "на одного, двух лыжников", выданная в 1898 году почтово-телеграфному чиновнику К. Е. Кометец. Конструкция позволяла быстро натягивать и разбирать парус. При прямом ветре парус размещался на спине лыжника, при лавировании - на плече (ж. Изобретатель и рационализатор, 11, 1995, с.22). There is a known privilege on a ski sail with a frame made of bamboo poles designed for "one, two skiers", issued in 1898 to the post and telegraph official K.E. Kometets. The design allows you to quickly pull and disassemble the sail. In a direct wind, the sail was placed on the back of the skier, while tacking - on the shoulder (inventor and rationalizer, 11, 1995, p.22).

Следует отметить, что в данной "привилегии" парус предназначен только для перемещения лыжника, не создает подъемной силы при перемещении пешехода с грузом. It should be noted that in this "privilege" the sail is intended only for the movement of the skier, it does not create lift when moving the pedestrian with the load.

Известно рассмотрение понятий подъемной силы и силы лобового сопротивления (В.Г.Гейер и др. Гидравлика и гидропривод. М.: Недра, 1981, с.126-127). Тело, при обтекании которого потоком жидкости (газа) создается подъемная сила большая, чем сила лобового сопротивления, называют крылом. Крыло - несущая поверхность, создающая основную аэродинамическую силу (БРЭ и ЦАГИ, М., 1994, с. 297). Впервые рациональную форму крыла предложил Н.Е.Жуковский. Он доказал, что источником подъемной силы крыла является циркуляционное движение жидкости (воздуха) вокруг его профиля и установил зависимость между подъемной силой и циркуляцией скорости. Рассмотренные положения используются в теории летательных аппаратов лопастных и гидравлических машин, гидротранспорта твердых материалов и др., служит аналогом предлагаемого технического решения. It is known to consider the concepts of lifting force and drag force (V.G. Geyer et al. Hydraulics and hydraulic drive. M: Nedra, 1981, pp. 126-127). A body, during the flow of which a fluid (gas) flow creates a lift greater than the drag force, is called a wing. A wing is a bearing surface that creates the main aerodynamic force (BDT and TsAGI, M., 1994, p. 297). For the first time, a rational wing shape was proposed by N.E. Zhukovsky. He proved that the source of the lifting force of the wing is the circulating movement of fluid (air) around its profile and established the relationship between the lifting force and the circulation of speed. The provisions considered are used in the theory of aircraft of blade and hydraulic machines, hydraulic transport of solid materials, etc., serves as an analogue of the proposed technical solution.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является планер по патенту США 3863868, В 64 С 31/02, 1975. Планер включает конструкцию целого крыла, выполненного из рифленого бумажного полотна (доски), исключая внутреннюю часть, которая может быть заполнена пеной (пенопластом), или сделанного из полиэтиленового листового материала с использованием алюминиевых труб, трубчатую алюминиевую конструкцию подвешивания пилота к лонжерону крыла. Планер может летать на высоте до 12 тыс.футов. Патентом предполагается использование "эффективных" сил для динамичного поддерживания человека (пилота), подвешенного к планеру. Нужная фиксированность и неподвижность пилота обеспечивается фиксацией его плеч, талии и бедер. Предусмотрены стропы, сквозь которые (где) пилот размещает ноги. Для осуществления полета возможен прыжок со скалы (отвесного утеса) или необходимо развить скорость для отрыва от земли 18-20 миль/час. Для транспортировки планера применяются платформы, грузовые вагоны и пр. Рассматриваемое техническое решение предназначено для обеспечения безопасности полета человека на планере и не соответствует функциональному назначению предлагаемого нами изобретения - снижению нагрузки на пешехода при ходьбе. Планер имеет большой вес и габариты и при отсутствии скалы, холма пилот может не обеспечить скорость разбега 18-20 миль/час и планер оказывается неработоспособным. The closest technical solution, selected as a prototype, is a glider according to US patent 3863868, B 64 C 31/02, 1975. The glider includes the construction of a whole wing made of corrugated paper sheet (board), excluding the inner part, which can be filled with foam (polystyrene foam), or made of polyethylene sheet material using aluminum pipes, a tubular aluminum structure for suspending the pilot from the wing spar. Glider can fly at an altitude of up to 12 thousand feet. The patent assumes the use of "effective" forces for dynamically supporting a person (pilot) suspended from a glider. The necessary fixity and immobility of the pilot is provided by the fixation of his shoulders, waist and hips. There are slings through which (where) the pilot places his legs. To carry out a flight, a jump from a cliff (a cliff) is possible, or it is necessary to develop a speed of 18-20 mph to take off the ground. Platforms, freight cars, etc. are used for transportation of the airframe. The considered technical solution is intended to ensure the safety of a person’s flight on the airframe and does not correspond to the functional purpose of our invention - to reduce the load on a pedestrian when walking. The glider has a large weight and dimensions, and in the absence of a rock, a hill, the pilot may not provide a take-off speed of 18-20 mph and the glider is inoperative.

Задачей изобретения является техническое решение, обеспечивающее уменьшение нагрузки на пешехода при переноске груза, с использованием подъемной силы крыла. The objective of the invention is a technical solution that reduces the load on the pedestrian when carrying cargo, using the lifting force of the wing.

Указанная задача реализуется тем, что крыло выполнено из легкого, прочного материала (легкой, прочной, складывающейся ткани) и оборудовано обратным клапаном для впуска и выпуска воздуха. Крыло снабжено направителем в виде флюгера, шарнирно соединено с телескопической трубкой, другой конец которой зафиксирован с ресивером, оборудованным обратным клапаном. Длина телескопической трубки регулируется по высоте расположения крыла. Ресивер крепится на грузе пешехода. This task is realized by the fact that the wing is made of lightweight, durable material (lightweight, durable, folding fabric) and is equipped with a check valve for air inlet and outlet. The wing is equipped with a guide in the form of a weather vane, pivotally connected to a telescopic tube, the other end of which is fixed with a receiver equipped with a check valve. The length of the telescopic tube is adjustable according to the height of the wing. The receiver is mounted on a pedestrian load.

На чертеже схематично представлено положение пешехода при ходьбе, положение крыла и груза и соответствующие обозначения. В том числе: U_∞- скорость невозмущенного потока воздуха; R - результирующая сила; K_y- подъемная сила, направленная нормально к вектору скорости U_∞; R_х - сила лобового сопротивления, совпадающая с направлением вектора U_∞; α- угол между направлением U_∞ и образующей крыла; G - сила тяжести.The drawing schematically shows the position of the pedestrian when walking, the position of the wing and cargo and the corresponding symbols. Including: U _∞ is the speed of the unperturbed air flow; R is the resulting force; K _y - lifting force directed normally to the velocity vector U _∞ ; R _x is the drag force that coincides with the direction of the vector U _∞ ; α is the angle between the direction of U _∞ and the wing generatrix; G is the force of gravity.

Предлагаемое устройство содержит крыло 1, телескопическую трубку 2, груз 3, ресивер 4, обратные клапаны 5, 6. The proposed device contains a wing 1, a telescopic tube 2, a load 3, a receiver 4, check valves 5, 6.

Устройство для снижения нагрузки при ходьбе пешехода с грузом реализуется следующим образом. Источником подъемной силы крыла R_y является циркуляционное движение воздуха вокруг его профиля. Скорость движения воздуха под нижней частью крыла ниже, чем около верхней образующей. Образуется подъемная сила (эффект Магнуса). Крыло 1 шарнирно соединено с телескопической трубкой 2, другой конец которой неподвижно фиксируется с ресивером 4, а ресивер 4 - с грузом 3, расположенным на спине пешехода и имеющим силу тяжести G. Крыло 1 дополнительно оборудовано обратным клапаном 5, при помощи которого можно снизить или повысить давление внутри крыла 1 за счет подачи воздуха из ресивера 4 через обратный клапан 6 и резиновую трубку, соединяющую обратные клапаны 5, 6 (не обозначена), или сбрасывания (снижения) давления через обратный клапан 5. Обратные клапаны 5, 6 имеют устройство, аналогичное золотникам автомобильных покрышек (камер). Давление воздуха в ресивере 4 выше среднего давления воздуха в крыле 1. Крыло 1 дополнительно оборудовано направителем флюгерного типа, позволяющим лобовой части крыла 1 всегда располагаться нормально скорости U_∞, не зависимо от направления движения пешехода.A device to reduce the load when walking a pedestrian with a load is implemented as follows. The source of wing lift R _y is the circulation of air around its profile. The air velocity under the lower part of the wing is lower than near the upper generatrix. A lifting force is formed (Magnus effect). The wing 1 is pivotally connected to the telescopic tube 2, the other end of which is fixedly fixed to the receiver 4, and the receiver 4 is connected to the load 3 located on the pedestrian’s back and having gravity G. The wing 1 is additionally equipped with a check valve 5, with which you can reduce or increase the pressure inside the wing 1 by supplying air from the receiver 4 through the non-return valve 6 and a rubber tube connecting the non-return valves 5, 6 (not indicated), or release (decrease) pressure through the non-return valve 5. The non-return valves 5, 6 have a device, nalogichnoe spool tires (cameras). The air pressure in the receiver 4 is higher than the average air pressure in the wing 1. The wing 1 is additionally equipped with a vane-type guide, allowing the frontal part of the wing 1 to always be located at a normal speed U _∞ , regardless of the direction of movement of the pedestrian.

Направитель-флюгер размещен на верхней поверхности крыла 1 с противоположной стороны от его лобовой части, имеет полость, соединенную с внутренней частью крыла. При заполнении крыла сжатым воздухом он одновременно поступает во внутреннюю камеру флюгера-направителя, образуя по его высоте и длине устойчивый прямолинейный участок. При освобождении крыла от воздуха одновременно освобождается и внутренняя камера флюгера-направителя. Материал для изготовления крыла и флюгера-направителя одинаковый. The guide vane is placed on the upper surface of the wing 1 on the opposite side of its frontal part, has a cavity connected to the inner part of the wing. When filling the wing with compressed air, it simultaneously enters the inner chamber of the weather vane-guide, forming a stable rectilinear section along its height and length. When the wing is released from the air, the inner vane of the guide vane is simultaneously released. The material for the manufacture of the wing and the weather vane-guide is the same.

Поворот крыла 1 обеспечивается его шарнирным соединением с телескопической трубкой 2. Крыло 1 изготавливается из легкой, прочной и легко складывающейся ткани. Перед применением его внутренний объем заполняется сжатым воздухом от компрессора с ручным или механическим приводом. То же относится и к ресиверу 4. Телескопическая трубка 2 позволяет изменять и фиксировать высоту положения крыла 1 над ресивером 4. При отсутствии скорости потока воздуха U_∞ (безветрие) крыло1 (внутренний объем) через обратный клапан 5 освобождается от воздуха и вместе с телескопической трубкой 2, ресивером 4 упаковывается на груз 3. При наличии сильного (шквального) ветра и необходимости перемещения пешехода давление воздуха в объеме крыла 1 через обратный клапан 5 уменьшают, а за счет телескопической трубки 2 опускают и фиксируют крыло 1 ближе к ресиверу 4. При этом поверхность крыла становится менее упругой, снижается скорость циркуляции движения воздуха вокруг профиля крыла 1 и соответственно уменьшается подъемная сила R_y. Это исключает подъем (отрыв) пешехода с грузом 3 от поверхности земли.The rotation of the wing 1 is ensured by its articulation with the telescopic tube 2. The wing 1 is made of lightweight, durable and easily folding fabric. Before use, its internal volume is filled with compressed air from a compressor with a manual or mechanical drive. The same applies to receiver 4. Telescopic tube 2 allows you to change and fix the height of the wing 1 above the receiver 4. In the absence of air flow velocity U _∞ (no wind), wing1 (internal volume) is released from the air through the check valve 5 and together with the telescopic tube 2, receiver 4 is packed on cargo 3. If there is a strong (heavy) wind and it is necessary to move a pedestrian, the air pressure in the volume of the wing 1 through the check valve 5 is reduced, and due to the telescopic tube 2 the wing 1 is lowered and fixed closer receiver 4. In this case the wing surface becomes less elastic, reduced circulation rate of air flow around an airfoil wing 1 and the lift force is reduced accordingly R _y. This eliminates the rise (separation) of the pedestrian with a load of 3 from the ground.

Применение устройства для снижения нагрузки при ходьбе пешехода с грузом позволит уменьшить расход мускульной энергии при перемещении груза на маршах, повысить скорость его передвижения, сократить время на вынужденный отдых, повысить производительность труда при перемещении груза. Кроме этого крыло 1 может выступать в роли зонта, прикрывая пешехода от лучей солнца и во время дождя. The use of a device to reduce the load when walking a pedestrian with cargo will reduce the consumption of muscular energy when moving cargo on marches, increase its speed, reduce time for forced rest, increase labor productivity when moving cargo. In addition, wing 1 can act as an umbrella, covering the pedestrian from the sun and during rain.

Claims

A device for reducing the load when walking a pedestrian with a load, comprising a wing and a rod that is connected to the wing on one side and is designed to connect to the load on the other, characterized in that the wing is equipped with a guide designed to position the frontal part of the wing normally to the air flow , pivotally connected to one side of the rod, the other side of which is designed for rigid connection with the load, while the wing is made of lightweight durable material, which allows to increase the elasticity of the surface These wings are filled with compressed air.