RU2609851C1 - Transformable driving wheel of unmanned vehicle - Google Patents
Transformable driving wheel of unmanned vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2609851C1 RU2609851C1 RU2015145124A RU2015145124A RU2609851C1 RU 2609851 C1 RU2609851 C1 RU 2609851C1 RU 2015145124 A RU2015145124 A RU 2015145124A RU 2015145124 A RU2015145124 A RU 2015145124A RU 2609851 C1 RU2609851 C1 RU 2609851C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wheel
- soil
- segments
- segment
- movable
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
- B60B19/00—Wheels not otherwise provided for or having characteristics specified in one of the subgroups of this group
- B60B19/06—Wheels not otherwise provided for or having characteristics specified in one of the subgroups of this group with compartments for fluid, packing or loading material; Buoyant wheels
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Tires In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области наземных и космических транспортных средств высокой и повышенной проходимости и, одновременно, к устройствам специального назначения для экскавации грунтов (взятия образцов грунта), конкретно к многофункциональным устройствам - колесам с расширенным функциональным назначением и к грунтозаборным устройствам.The invention relates to the field of land and space vehicles of high and high cross-country ability and, at the same time, to special-purpose devices for excavating soils (taking soil samples), specifically to multi-functional devices - wheels with extended functional purpose and to soil-collecting devices.
В области строительства и гидромелиорации известно применение экскаваторов и других землеройных машин. Наиболее распространены самоходные гусеничные или колесные экскаваторы с манипулятором («гидрорукой») ковшового или челюстевидного типов.In the field of construction and land reclamation, the use of excavators and other earthmoving machines is known. The most common are self-propelled crawler or wheeled excavators with a manipulator ("hydraulic arm") of bucket or maxillary types.
Под углом зрения заявляемого изобретения, в их числе интерес, как один из аналогов, представляет грунтозаборное устройство, содержащее цилиндрический бункер с окном в верхней части, посаженный на него ротор с бездонными ковшами и трубопровод, соединяющий цилиндрический бункер с насосом, при этом оно снабжено крыльчаткой с лопатками, длина которых соизмерима с длиной цилиндрического бункера, установленной внутри последнего, а трубопровод выполнен в виде двух Г-образных труб, примыкающих к противоположным торцам цилиндрического бункера и расположенных на общей оси, и одна из труб соединена с насосом для подачи чистой воды в цилиндрический бункер, а другая - с пульпопроводом для подачи в него гидросмеси из цилиндрического бункера [RU 2232233, E02F 3/92, 10.07.2004].From the point of view of the claimed invention, among them, as one of the analogues, it is of interest to use a soil pick-up device comprising a cylindrical hopper with a window in the upper part, a rotor planted with bottomless buckets and a pipeline connecting the cylindrical hopper to the pump, while it is equipped with an impeller with blades, the length of which is comparable with the length of the cylindrical hopper installed inside the latter, and the pipeline is made in the form of two L-shaped pipes adjacent to the opposite ends of the cylindrical hopper arranged on a common axis and one of the pipes is connected to a pump for feeding pure water into the cylindrical tank, and the other - with a slurry pipeline for feeding the slurry into it from a cylindrical hopper [RU 2232233, E02F 3/92, 10.07.2004].
Однако устройство, хотя и не ограничено одной функцией (забор плюс погрузка плюс транспортировка грунта), но является специализированным навесным грунтозаборником и не относится к ходовой части (тем более к движителю) транспортного средства - носителя этой землеройной машины. При этом цилиндрический бункер (ротор плюс грунтоприемник) - нетрансформируемый, а его бездонные ковши закреплены в неизменном рабочем положении. Этот аналог отнесен к средствам гидромеханизации, в частности к устройствам для разработки грунтов под водой с последующим транспортированием их на дневную поверхность. Задачей его создания стало получение конструкции грунтозаборного устройства, которое позволит работать на глубинах более 10 метров, значительно снизить затраты на ремонт и устранить необходимость в затратах времени на замену подносившихся насосов.However, the device, although not limited to one function (fence plus loading plus soil transportation), is a specialized mounted soil digger and does not apply to the undercarriage (especially to the propulsion unit) of the vehicle carrier of this digging machine. At the same time, the cylindrical hopper (rotor plus soil receiver) is non-transformable, and its bottomless buckets are fixed in the same working position. This analogue is assigned to hydromechanization means, in particular, to devices for developing soil under water with their subsequent transportation to the day surface. The task of its creation was to obtain the design of an intake device, which will allow working at depths of more than 10 meters, significantly reduce repair costs and eliminate the need for time to replace pump pumps.
Ближе по своему назначению к заявляемому устройству находятся робототехнические (с дистанционной и автоматической компонентами управления) космические комплексы, в частности - автоматическая межпланетная станция с навесным специализированным грунтозаборным (в научных целях) устройством и подвижные лаборатории «Луноход-1», «Луноход-2» с навесными специализированными лопастным штампами для исследования физико-механических свойств грунта на месте, при этом Луноходы имели полноприводные колесные шасси, колеса которых нетрансформируемы и конструктивно, равно как и функционально, не были объединены с грунтозаборным устройством/пенетрометром [За лунным камнем. Луноходы // Интернет-ресурс: // www.telenir.net/nauchnaja_literatura_prochee/kosmicheskie_apparaty_issleduyut_lunu/p 4.php. - Рис. 7, 8; Автоматические межпланетные станции // Интернет-ресурс: http://www.kosmos4you. ru/texnika/avtomaticheskie-mezhplanetnye-stancii/issledovaniya-luny.html].Closer to their destination to the claimed device are robotic (with remote and automatic control components) space systems, in particular - an automatic interplanetary station with a specialized mounted soil-picking (for scientific purposes) device and mobile laboratories "Lunokhod-1", "Lunokhod-2" with mounted specialized blade dies for studying the physical and mechanical properties of the soil in place, while the Lunokhods had four-wheel drive chassis, the wheels of which are not transformed and structurally as well as functionally, they have not been combined with the soil feeding apparatus / penetrometer [For lunar rock. Lunokhods // Internet resource: // www.telenir.net/nauchnaja_literatura_prochee/kosmicheskie_apparaty_issleduyut_lunu/p 4.php. - Fig. 7, 8; Automatic Interplanetary Stations // Internet resource: http: //www.kosmos4you. com / texnika / avtomaticheskie-mezhplanetnye-stancii / issledovaniya-luny.html].
Конструкции колесных, колесно-шагающих и прыжковых движителей экстремальных роботов, главным образом планетоходов, весьма многообразны, но представлены в расширенном функциональном исполнении лишь как комбинации «ведущее колесо - ведомое колесо плюс метрологическая база для замера тягово-динамических свойств плюс радиатор плюс размещение приводов, научной аппаратуры и радиоизотопного источника энергии в полости колеса» [Покорители других планет // Интернет-ресурс: http://bashny.net/altair/2015/01/29/ pokoriteli-drugih-planet-25-foto.html].The designs of wheeled, wheel-walking and jumping propulsors of extreme robots, mainly planet rovers, are very diverse, but are presented in an expanded functional version only as a combination of “drive wheel - driven wheel plus metrological base for measuring traction and dynamic properties plus a radiator plus placement of drives, scientific equipment and radioisotope energy source in the wheel cavity ”[Conquerors of other planets // Internet resource: http://bashny.net/altair/2015/01/29/ pokoriteli-drugih-planet-25-foto.html].
Еще более близким аналогом заявляемого устройства можно назвать устройство полноприводного колесно-шагающего шасси планетохода с грунтозаборным (опять же в научных целях) устройством «совкового» типа, встроенным в донную часть корпуса/рамы шасси, с возможностью экскавации грунта «совком» при перемещении шасси за счет ведущих колес при уменьшенном до минимума (поворотом балансиров колес) клиренсе [RU 2022859, D62D 57/00, 15.11.1994, фиг. 4].An even closer analogue of the claimed device can be called the all-wheel drive wheel-walking chassis of the planet rover with a soil-collecting device (again for scientific purposes) of a “shovel” type built into the bottom of the chassis / chassis frame, with the possibility of excavating the soil with a “shovel” when moving the chassis behind counting driving wheels with reduced clearance to a minimum (by turning the wheel balance) [RU 2022859, D62D 57/00, 11/15/1994, FIG. four].
В нем колеса и грунтозаборное устройство уже находятся в функциональной взаимосвязи («совок» срезает и забирает грунт только «с подачи» и за счет двухплоскостного движения колесно-шагающего движителя, включая качение колеса по опорной поверхности грунта). Однако конструктивно эти устройства разделены и являются самостоятельными навесными устройствами в составе планетохода. Во всяком случае, подвижность планетохода не зависит от грунтозаборного устройства (в транспортном положении), если не считать вполне естественного некоторого ухудшения массогабаритных показателей планетохода при оснащении его грунтозаборным устройством. Сохраняющаяся специализация устройств обусловливает недоиспользование преимуществ конструктивно-функционального совмещения.In it, the wheels and the soil intake device are already in a functional relationship (the “scoop” cuts and picks up soil only “from the feed” and due to the two-plane movement of the wheel-walking propulsion, including rolling the wheel along the supporting surface of the soil). However, structurally, these devices are separated and are independent mounted devices in the composition of the planet rover. In any case, the mobility of the planet rover does not depend on the soil sampling device (in transport position), except for the quite natural slight deterioration in the overall dimensions of the planet rover when equipped with its soil sampling device. The continuing specialization of devices leads to the underutilization of the advantages of structural and functional combination.
В то же время, известно трансформируемое ведущее колесо безэкипажного транспортного средства («колесо с изменяемым диаметром»), образованное раздвижными, за счет реверсивного силового привода, сегментами - опорными элементами колеса [SU 929467, В60В 19/00, 1982]. В нем выдвижение опорных элементов, связанных с подвижными звеньями указанного привода изменения геометрии колеса, не сопровождается разрывом окружности качения колеса. Благодаря наличию сегментированной эластичной оболочки и подбору кинематики с геометрией устройства сохраняется изолированность внутреннего объема колеса от окружающей среды. При этом колесо однофункционально, если не относить к дополнительной функции роль пары соосных колес как средства регулирования (стабилизации) положения корпуса транспортного средства в пространстве. В то же время оно интересно, под углом зрения заявляемого изобретения, встроенным чисто механическим приводом изменения геометрии колеса.At the same time, a transformable driving wheel of a non-crewed vehicle (“a wheel with a variable diameter”) is known, which is formed by sliding segments due to a reversible power drive, segments - wheel support elements [SU 929467, B60B 19/00, 1982]. In it, the extension of the supporting elements associated with the movable links of the specified drive changes the geometry of the wheel, is not accompanied by a rupture of the circumference of the rolling wheel. Due to the presence of a segmented elastic shell and the selection of kinematics with the device geometry, the internal volume of the wheel is isolated from the environment. At the same time, the wheel is single-function, if the role of a pair of coaxial wheels as a means of regulating (stabilizing) the position of the vehicle body in space is not considered an additional function. At the same time, it is interesting, from the point of view of the claimed invention, with an integrated purely mechanical drive to change the geometry of the wheel.
Известно также трансформируемое ведущее колесо безэкипажного транспортного средства («колесо переменного диаметра»), образованное раздвижными, за счет реверсивного силового привода, сегментами - опорными элементами колеса [US 3802743, В60В 19/04, В60В 25/02, 1974]. В нем выдвижение опорных элементов, связанных с подвижными звеньями указанного привода изменения геометрии колеса, сопровождается разрывом окружности качения колеса. Колесо, за счет этого, также однофункционально, если не относить к дополнительной его роль как средства повышения проходимости в тяжелых дорожных условиях (в условиях бездорожья). При этом благодаря наличию сплошной эластичной оболочки также (как у предыдущего аналога) сохраняется изолированность внутреннего объема колеса от окружающей среды, причем в большей степени. Устройство интересно, под углом зрения заявляемого изобретения, как возможностью повышения проходимости, так и компактным приводом изменения геометрии.Also known is a convertible drive wheel of a crewless vehicle (“wheel of variable diameter”), formed by sliding segments due to reversible power drive, segments - wheel support elements [US 3802743, B60B 19/04, B60B 25/02, 1974]. In it, the extension of the supporting elements associated with the movable links of the specified drive changes the geometry of the wheel, accompanied by a rupture of the circumference of the rolling wheel. The wheel, due to this, is also single-functional, if it is not attributed to its additional role as a means of increasing patency in difficult road conditions (in off-road conditions). Moreover, due to the presence of a continuous elastic shell, the isolation of the internal volume of the wheel from the environment is also preserved (as with the previous analogue), and to a greater extent. The device is interesting, from the point of view of the claimed invention, both by the possibility of increasing cross-country ability, and by a compact drive for changing geometry.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по назначению и совокупности конструктивных признаков (прототипом) является трансформируемое ведущее колесо безэкипажного транспортного средства, образованное раздвижными, за счет реверсивного силового привода, сегментами [SU 525566, В60В 19/00, 1975].Closest to the claimed invention in terms of purpose and a combination of structural features (prototype) is a convertible drive wheel of a crewless vehicle, formed by sliding segments, due to reversible power drive [SU 525566, B60V 19/00, 1975].
В нем выдвижение опорных элементов, связанных с подвижными звеньями указанного привода изменения геометрии колеса, сопровождается разрывом окружности качения колеса. Благодаря этому колесо может работать в двух режимах на выбор: качения на твердых ровных поверхностях или шагания по твердой неровной поверхности или на грунтах с низкой несущей способностью.In it, the extension of the supporting elements associated with the movable links of the specified drive changes the geometry of the wheel, accompanied by a rupture of the circumference of the rolling wheel. Thanks to this, the wheel can operate in two modes to choose from: rolling on hard even surfaces or walking on a hard uneven surface or on soils with low bearing capacity.
Однако технико-эксплуатационные возможности прототипа ограничены лишь функциями колесного движителя транспортного средства. Оно, равно как и все выявленные аналоги, не обладает свойством использования в качестве грунтозаборного устройства. Из-за отсутствия такого функционального совмещения потребность в грунтозаборе посредством научных самоходных роботизированных или дистанционно управляемых лабораторий (в том числе планетоходов) приходится реализовывать в виде специализированных грунтозаборных устройств, например манипуляторов.However, the technical and operational capabilities of the prototype are limited only by the functions of the wheeled vehicle propulsion. It, like all identified analogues, does not have the property of being used as a soil intake device. Due to the lack of such a functional combination, the need for soil sampling through scientific self-propelled robotic or remotely controlled laboratories (including planet rovers) has to be realized in the form of specialized soil sampling devices, for example, manipulators.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение технико-эксплуатационных возможностей многоопорных транспортных средств, преимущественно дистанционно или автоматически управляемых безэкипажных машин (наземных роботов и планетоходов), путем придания колесу дополнительных функций грунтозаборного (как правило, в научных целях) устройства.The technical problem to which the claimed invention is directed is to expand the technical and operational capabilities of multi-support vehicles, mainly remotely or automatically unmanned vehicles (ground robots and planet rovers), by giving the wheel additional functions of the soil-picking device (usually for scientific purposes).
Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в трансформируемом ведущем колесе безэкипажного транспортного средства, образованном раздвижными, за счет реверсивного силового привода, сегментами, по меньшей мере один из сегментов выполнен с асимметричной тыльной криволинейной, по крайней мере в продольном сечении колеса, выемкой с плавным убыванием его высоты до величины, близкой к нулю, - заострением, установлен толстой частью на периферийном поперечном шарнире, а удаленной от шарнира тонкой частью соединен с подвижным звеном упомянутого силового привода с возможностью челюстеобразного раскрытия сегментов, внедрения подвижного сегмента заострением в грунт и забора последнего в грунтозаборную полость, образованную тыльными поверхностями сегментов.The solution of the technical problem is achieved by the fact that in the transformable drive wheel of a crewless vehicle formed by sliding segments, due to the reversible power drive, at least one of the segments is made with an asymmetric rear curvilinear, at least in the longitudinal section of the wheel, recess with a smooth by decreasing its height to a value close to zero — by sharpening, it is mounted with a thick part on the peripheral transverse hinge, and connected to the movable part with a thin part remote from the hinge Venom of said actuator, with opening chelyusteobraznogo segments movable segment sharpening introduction into the ground and soil feeding fence latter in the cavity formed by the back surface segments.
Технический результат достигается также за счет дополнительных конструктивных признаков (при сформулированной выше основной совокупности признаков):The technical result is also achieved due to additional design features (when formulated above the main set of features):
- выемка заостренного сегмента может быть выполнена вогнутой в поперечном сечении колеса (это увеличивает объем грунтозаборной полости, а главное - способствует устойчивости движения забираемого в нее грунта и его сохранности на подвижном сегменте как его опоре);- the recess of the pointed segment can be made concave in the cross section of the wheel (this increases the volume of the soil intake cavity, and most importantly, it contributes to the stability of movement of the soil taken into it and its safety on the movable segment as its support);
- с тыльной стороны другого сегмента, оппозитного и/или смежного по отношению к подвижному заостренному сегменту, обращенной к указанной выемке, может быть предусмотрена дополнительная выемка, увеличивающая объем грунтозаборной полости (это не только увеличивает объем грунтозаборной полости примерно на 40-50%, но и облегчает конструкцию);- on the back of another segment, opposite and / or adjacent to the movable pointed segment facing the indicated recess, an additional recess may be provided, increasing the volume of the soil cavity (this not only increases the volume of the soil cavity by about 40-50%, but and facilitates the design);
- при любой из трех последних совокупностей существенных признаков заостренный сегмент может быть установлен с ориентацией сужения-заострения в направлении, противоположном направлению вращения колеса при движении транспортного средства передним ходом, и может быть предусмотрена возможность активного вращения колеса также в противоположную сторону (это существенно облегчает условия работы привода раздвижения сегментов и способствует более надежной изоляции грунтозаборной полости от окружающей колесо среды, а также осуществлению режима «активное колесо»);- for any of the last three sets of essential features, the pointed segment can be set with the narrowing-sharpening orientation in the opposite direction to the wheel rotation when the vehicle is moving forward, and the wheel can also be actively rotated in the opposite direction (this greatly facilitates the conditions the operation of the extension of the segments and contributes to a more reliable isolation of the soil cavity from the environment surrounding the wheel, as well as the implementation Modes "active wheel");
- колесо может быть снабжено опорными боковыми несегментированными дисками-щеками диаметром не менее диаметра описанной сегментированной части, ограничивающими грунтозаборную полость с боков, с возможностью качения колеса ими по грунту (это позволяет существенно увеличить количество забираемого в полость грунта и обеспечить его сохранность при доставке к месту назначения);- the wheel can be equipped with supporting lateral non-segmented disk cheeks with a diameter of at least the diameter of the described segmented part, limiting the soil intake cavity from the sides, with the possibility of the wheels rolling around the soil (this can significantly increase the amount of soil taken into the cavity and ensure its safety when delivered to the place destination);
- боковые диски-щеки колеса могут быть снабжены упругими шинами, диаметр которых превышает диаметр сегментированной средней части колеса, но меньше величины выноса заостренного сегмента (это повышает плавность хода транспортного средства на твердых грунтах);- the lateral disks-cheeks of the wheel can be equipped with elastic tires whose diameter exceeds the diameter of the segmented middle part of the wheel, but less than the offset of the pointed segment (this increases the smoothness of the vehicle on hard soils);
- колесо может быть выполнено убирающимся, например подъемным, в нерабочее положение за счет управляемой подвески колеса (это дополнительно расширяет возможности выборочного использования устройства как в различных подрежимах, так и режимах - колесном или грунтозаборном на этапах и забора грунта и его доставки к месту назначения).- the wheel can be made retractable, for example, lifting, to an inoperative position due to the controlled suspension of the wheel (this additionally expands the possibilities of selective use of the device both in various sub-modes and modes - wheeled or soil-picking at the stages of soil collection and its delivery to the destination) .
Среди известных устройств не обнаружены такие, совокупность существенных признаков которых совпадала бы с заявленной совокупностью признаков. В то же время именно за счет последней достигается новый технический результат.Among the known devices were not found those whose combination of essential features would coincide with the claimed combination of features. At the same time, it is due to the latter that a new technical result is achieved.
Более подробно сущность изобретения раскрывается в приведенном ниже примере реализации (вариант с двухсегментной конструкцией) и иллюстрируется чертежами, на которых представлено:In more detail, the invention is disclosed in the following implementation example (option with a two-segment design) and is illustrated by the drawings, which show:
на фиг. 1 - схематическое изображение устройства (вариант с возможностью подъема в нерабочее положение) в режиме колеса транспортного средства в исходном состоянии на ровной твердой опорной поверхности (движение слева направо), продольный разрез сегментированной части, где R - переменный радиус кривизны профиля выемки в подвижном секторе; h - переменная высота подвижного сегмента; α - угол установки балансира подвески устройства (колеса-грунтозаборника); МК1 - крутящий момент, подводимый к устройству в колесном режиме; V - скорость движения оси колеса и транспортного средства в целом;in FIG. 1 is a schematic illustration of a device (a variant with the possibility of lifting to an inoperative position) in the vehicle wheel mode in the initial state on a flat solid support surface (moving from left to right), longitudinal section of a segmented part, where R is the variable radius of curvature of the profile of the notch in the moving sector; h is the variable height of the movable segment; α is the angle of installation of the balancer of the suspension of the device (dirt wheel); M K1 - torque supplied to the device in wheel mode; V is the speed of the axis of the wheel and the vehicle as a whole;
на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, где r - радиус кривизны выемки подвижного сегмента в поперечной плоскости колеса;in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1, where r is the radius of curvature of the recess of the movable segment in the transverse plane of the wheel;
на фиг. 3 - схематическое изображение устройства, вариант с обрезиненными боковыми дисками-щеками, вид спереди;in FIG. 3 is a schematic illustration of a device, an embodiment with rubberized side discs-cheeks, front view;
на фиг. 4 - схематическое изображение устройства (с выдвинутым подвижным сегментом) в режиме ведущего колеса транспортного средства на мягких грунтах с низким сцеплением поверхности (движение справа налево или слева направо), продольный разрез сегментированной части, где МК2 - крутящий момент, подводимый к устройству в режиме грунтозаборника;in FIG. 4 is a schematic illustration of the device (with the movable segment extended) in the driving wheel mode of the vehicle on soft soils with low surface adhesion (movement from right to left or left to right), longitudinal section of the segmented part, where M K2 is the torque supplied to the device in the mode soil intake;
на фиг. 5 - схематическое изображение устройства (с вдвигаемым из выдвинутого в исходное состояние подвижным сегментом вместе с забранным грунтом) в режиме ведущего грунтозаборного устройства на транспортном средстве на мягких или сыпучих грунтах (транспортное средство неподвижно или движется вправо за счет остальных колес - спереди и/или сзади - при заторможенном трансформируемом колесе), продольный разрез сегментированной части, где МГ - крутящий момент, подводимый к устройству в режиме грунтозаборника;in FIG. 5 is a schematic illustration of a device (with a movable segment retracted from an initial state along with collected soil) in the driving soil sampling mode on a vehicle on soft or loose soils (the vehicle is stationary or moves to the right due to the remaining wheels - front and / or rear - when the transformable wheel is inhibited), a longitudinal section of the segmented part, where M G is the torque supplied to the device in the mode of the soil intake;
на фиг. 6 - схема транспортного средства в варианте с подъемными соосными колесами-грунтозаборниками, вид сбоку.in FIG. 6 is a schematic diagram of a vehicle in a variant with coaxial lifting dredger wheels, side view.
Трансформируемое ведущее колесо 1 безэкипажного транспортного средства 2 (см. фиг. 6) образовано (см. фиг. 1, 4, 5) раздвижными, за счет реверсивного силового привода 3 (например, гидравлического, электрического или электромеханического типа, в частности линейного актуатора), 180-градусными (в данном простейшем примере) сегментами 4 и 5 (см. фиг. 1, 2, 4, 5).The
Сегмент 4 неподвижен (жестко установлен на оси 6 колеса 1).
Сегмент 5 ограниченно подвижен - выполнен с асимметричной тыльной криволинейной, по крайней мере в продольном сечении колеса, выемкой 7 с плавным убыванием его высоты h до величины, близкой к нулю, - заострения, установлен «толстой» (с максимальной высотой hmax) частью на периферийном поперечном шарнире 8, а удаленной от шарнира 8 «тонкой» (с меньшей высотой h) частью соединен с подвижным звеном 9 силового привода 3 с возможностью челюстеобразного раскрытия сегментов 4-5, внедрения подвижного сегмента 5 заострением в грунт 10 и забора порции 11 последнего в грунтозаборную полость (пространство) 12, образованную тыльными поверхностями сегментов 4, 5.
Далее описываются частные варианты заявляемого устройства, характеризующиеся дополнительными, зависимыми от основных совокупностями конструктивных признаков.The following describes the private options of the claimed device, characterized by additional, dependent on the main sets of design features.
Выемка заостренного сегмента 5 выполнена вогнутой в поперечном сечении колеса 1 (см. фиг. 2).The recess of the
С тыльной стороны другого (неподвижного) сегмента 4, оппозитного и/или смежного (при двухсегментном колесе, как в данном примере, сегменты 4 и 5 являются и оппозитными, и смежными одновременно) по отношению к сегменту 5, обращенной к выемке 7, предусмотрена дополнительная выемка 13, увеличивающая объем грунтозаборной полости (пространства) 12.On the back of the other (fixed)
Заостренный сегмент 5 установлен с ориентацией сужения-заострения в направлении, противоположном направлению вращения колеса при движении транспортного средства передним ходом (см. фиг. 1). В то же время предусмотрена возможность активного вращения колеса также в противоположную сторону (в обеспечение как ведущего колесного режима для движения транспортного средства задним ходом, так и грунтозаборного режима).The
Как рекомендация, колесо 1 снабжено опорными (на грунт 10) боковыми несегментированными дисками-щеками 14, 15 диаметром не менее диаметра описанной сегментированной части 4-5, ограничивающими грунтозаборную полость (пространство) 12 с боков (слева и справа на фиг. 3) с возможностью качения колеса 1 ими по грунту 10.As a recommendation, the
При этом предпочтительно наличие упругих (в частности, резиновых) шин 16, 17 на цилиндрических поверхностях дисков 14, 15 соответственно (см. фиг. 3). Диаметр шин 16, 17 превышает диаметр сегментированной средней части 4-5 колеса 1, но меньше величины выноса заостренного сегмента 5 (см. фиг. 4).Moreover, it is preferable to have elastic (in particular rubber)
Колесо 1 в ряде случаев целесообразно выполнять убирающимся, например подъемным, в нерабочее положение за счет управляемой балансирной 18 или иной его подвески (см. фиг. 6).
Описанный пример конкретной конструкции с оговоренными вариациями не исключает других возможных вариантов устройства в рамках заявляемой совокупности существенных конструктивных признаков (см. формулу изобретения).The described example of a specific design with specified variations does not exclude other possible variants of the device within the claimed combination of essential structural features (see the claims).
Заявляемое устройство работает следующим образом.The inventive device operates as follows.
В исходном положении (см. фиг. 1, 3) «челюсть сжата»: подвижное звено 9 привода 3 не выдвинуто, подвижный сегмент 5 широкой и заостренной своими частями плотно прижат к неподвижному сегменту 4, колесо имеет круглую (в продольной вертикальной плоскости) форму с возможностью плавного качения по ровной твердой поверхности грунта 10. Колесо, таким образом, выполняет функцию ведущего (при подводе к нему крутящего момента МК1 от силовой установки) или ведомого (с сохранением подфункции опоры с качением) колеса транспортного средства, причем колеса обычной проходимости. Наличие упругих элементов (шин) 16, 17 на щеках 14, 15 обеспечивает плавность хода колеса на малоразмерных неровностях поверхности грунта 10. При показанных на фиг. 1 ориентации сужения сегмента 5 и направлении вращения колеса 1 (вектора скорости V оси 6 и транспортного средства 2 в целом) качение колеса 1 не сопровождается воздействием реакции грунта 10 на подвижное звено 9 привода 3. Наоборот, поджимает заострение сегмента 5 к краю неподвижного сегмента 4, способствуя неразрывности окружности колеса и изоляции полости 12 от окружающей среды.In the initial position (see Fig. 1, 3) the “jaw is compressed”: the
Выдвижение подвижного звена 9 привода 3 приводит к принудительному повороту подвижного сегмента 5 на шарнире 8 по часовой стрелке с «раскрытием челюсти»: разрывом окружности колеса, выдвижением подвижного сегмента 5 на большие радиусы от оси колеса 1, увеличением ометаемого им диаметра (см. фиг. 4) в продольной вертикальной плоскости (а значит, и увеличением среднего диаметра колеса 1) и сообщением полости 11 с окружающим пространством, включающим в себя грунт 10 (см. фиг. 4).The extension of the
Колесо 1 в таком состоянии может выполнять подфункцию колеса высокой проходимости (ограниченно колесно-шагающего движителя при подводе к нему направленного против часовой стрелки крутящего момента МК2).
Возможна и его работа в режиме «активного колеса» за счет периодической (пульсирующей) работы силового привода 3: выдвигая-вдвигая на каждом полупериоде вращения колеса 1 подвижное звено 9 привода 3, отталкивают колесо 1 и транспортное средство 2 в целом от грунта 10 вправо (см. фиг. 4).It is also possible to operate in the “active wheel” mode due to the periodic (pulsating) operation of the power drive 3: pushing and pulling on each half-period of rotation of the
Благодаря возможности «раскрытия челюстей» (челюстеобразного раскрытия сегментов), заострению подвижного сектора 5, наличию полости 12 и привода вращения колеса 1 против часовой стрелки возможно использование колеса (колес) 1 в качестве грунтозаборного устройства (см. фиг. 5). Подобно ковшу экскаватора или клешне манипулятора, при вращении колеса 1 против часовой стрелки выдвинутый подвижный сектор 5 своим заострением внедряется в грунт 10 на глубину Н, зачерпывает соответствующее существенное количество грунта (порция 11) и направляет его в полость 12 (см. фиг. 5). Последующее закрытие (до очередного подхода заострения к поверхности грунта 10) «челюсти» возвратом звена 9 привода 3 с сегментом 5 в исходное положение обеспечивает сохранение забранной порции 11 грунта в полости 12 сектора 5 или расширенной за счет выемки 13 полости 12.Due to the possibility of “opening the jaws” (jaw-shaped opening of segments), sharpening the
При этом целесообразно затормаживать остальные колеса многоопорного транспортного средства 2 (см. фиг. 6).In this case, it is advisable to brake the remaining wheels of the multi-support vehicle 2 (see Fig. 6).
Щеки 14, 15, а также радиус r (см. фиг. 2) способствуют изоляции полости 12 от окружающего пространства, а следовательно - увеличению полезной емкости грунтозаборного устройства и сохранности забранного грунта 11 в дальнейшей доставке транспортным средством 2 к месту назначения.The
Разгрузку забранной порции 11 грунта в месте назначения обеспечивают в обратной последовательности: приводом вращения колеса 1 его поворачивают шарниром 8 верх/заострением сегмента 5 вниз и «открывают челюсть» выдвижением звена 9 привода 3. Порция 11 грунта выпадает (высыпается) из полости 12 под действием собственной силы тяжести, а в условиях невесомости ее удаляют иными средствами, как правило, внешними по отношению к транспортному средству 2 (не показано).The unloading of the taken portion of the
В варианте устройства с убираемым (подъемным) колесом-грунтозаборником 1 его выборочно выводят из взаимодействия или вводят во взаимодействие с грунтом 10 посредством балансирной (установки балансира 18 на тот или иной угол α) или иной управляемой подвески - см. фиг. 1, в зависимости от конкретной ситуации. Так, в режиме доставки грунта 11 к месту назначения колесо 1, преимущественно, убрано (поднято) в транспортное положение (нерабочее положение как грунтозаборного устройств и как колеса - см. фиг. 6).In the embodiment of the device with a retractable (lifting) wheel-
Использование заявляемого изобретения позволяет, таким образом, расширить технико-эксплуатационные возможности многоопорных (четырех- и более) транспортных средств, преимущественно дистанционно или автоматически управляемых безэкипажных машин (наземных роботов и планетоходов), путем придания колесу дополнительных функций грунтозаборного (как правило, в научных целях) устройства.The use of the claimed invention, therefore, allows to expand the technical and operational capabilities of multi-support (four or more) vehicles, mainly remotely or automatically controlled crewless vehicles (ground-based robots and planet rovers), by giving the wheel additional functions of the soil pick-up (as a rule, for scientific purposes ) devices.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015145124A RU2609851C1 (en) | 2015-10-20 | 2015-10-20 | Transformable driving wheel of unmanned vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015145124A RU2609851C1 (en) | 2015-10-20 | 2015-10-20 | Transformable driving wheel of unmanned vehicle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2609851C1 true RU2609851C1 (en) | 2017-02-06 |
Family
ID=58457247
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015145124A RU2609851C1 (en) | 2015-10-20 | 2015-10-20 | Transformable driving wheel of unmanned vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2609851C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU525566A1 (en) * | 1975-06-18 | 1976-08-25 | Предприятие П/Я А-7701 | Vehicle wheel |
RU2022859C1 (en) * | 1990-04-16 | 1994-11-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт транспортного машиностроения | Joint wheeled transport mean |
FR2882632A1 (en) * | 2005-03-01 | 2006-09-08 | Christophe Johner | CHARGE TRANSPORT DEVICE |
DE102006053299A1 (en) * | 2006-11-13 | 2008-05-15 | Bayerische Motoren Werke Ag | Vehicle wheel for a two-lane vehicle or cover for this |
-
2015
- 2015-10-20 RU RU2015145124A patent/RU2609851C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU525566A1 (en) * | 1975-06-18 | 1976-08-25 | Предприятие П/Я А-7701 | Vehicle wheel |
RU2022859C1 (en) * | 1990-04-16 | 1994-11-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт транспортного машиностроения | Joint wheeled transport mean |
FR2882632A1 (en) * | 2005-03-01 | 2006-09-08 | Christophe Johner | CHARGE TRANSPORT DEVICE |
DE102006053299A1 (en) * | 2006-11-13 | 2008-05-15 | Bayerische Motoren Werke Ag | Vehicle wheel for a two-lane vehicle or cover for this |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2795872A (en) | Carry-all with claw loading scraper apron | |
CN104912568B (en) | Dither transverse direction milling is dug head and the milling digging machine and development machine of head is dug with the milling | |
CN203247618U (en) | Hydraulic spading loading machine | |
CN103388346B (en) | All-in-one is loaded in mining excavation | |
US20230041236A1 (en) | Utility vehicle with omnidirectional wheels | |
CN103726536A (en) | Four-support-leg walking type excavator | |
CN104404990A (en) | Wheel type excavator with telescopic arm | |
RU2609851C1 (en) | Transformable driving wheel of unmanned vehicle | |
CN104032784A (en) | Bulldozer with vibration function for civil engineering | |
CN102787621B (en) | Continuous type groover | |
CN112049162A (en) | Clean bull-dozer is smashed to cement piece | |
CN203393758U (en) | Mining excavating and loading integrated machine | |
CN204587063U (en) | The adjustable dual-purpose type excavating machine of a kind of wheelbase | |
CN207525796U (en) | A kind of electric loader | |
US1472563A (en) | Trenching machine | |
CN108517906A (en) | The working method and conveyer method of walking type excavator and walking type excavator | |
CN204662524U (en) | For machine link assembly and there is the machine of described link assembly | |
CN211849659U (en) | Mechanical equipment for excavation engineering | |
CN204530809U (en) | A kind of wheel excavator with telescopic arm | |
RU2656286C1 (en) | Spherical excavator bucket | |
CN207355102U (en) | A kind of multi-functional plant root digger | |
CN210053769U (en) | Agricultural soil scraper | |
US3094794A (en) | Self-loading carry-all vehicle | |
CN205277425U (en) | Pipeline formula rock drill | |
CN110258682A (en) | Underground mobile excavator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171021 |