транспортная система маятникового типа

Формула изобретения

1 1. Транспортная система маятникового типа, содержащая путь с гравитационными участками разгона и замедления, вертикальной кривой и транспортное средство, отличающаяся тем, что путь имеет горизонтальные концевые участки и снабжен дополнительными прямолинейными направляющими отрезками пути, установленными у концевых участков и мест перегиба профиля пути параллельно пути с возможностью взаимодействия с рабочей поверхностью свободной половины опоры транспортного средства, имеющей гребень в средней части опорной поверхности, причем дополнительные отрезки пути у концевых участков пути установлены ниже уровня концевых участков и снабжены механизмами изменения угла их наклона, каждый из которых имеет пару регулируемых шарнирных стоек, а каждый дополнительный отрезок пути у мест перегиба профиля пути установлен параллельно хорде, проведенной через точки касания вписанной окружности в место перегиба профиля пути, и вертикальная кривая пути установлена при переходе к концевым участкам пути выпуклостью вверх.2 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что рабочие поверхности дополнительных отрезков пути у мест перегиба профиля пути установлены на расстоянии от вершины угла перегиба, обеспечивающему длину контакта дополнительного отрезка пути с опорой транспортного средства, превышающую 1,2 диаметра опоры качения или 1,2 длины опоры скольжения. 2 3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что опоры транспортного средства выполнены в виде тел качения или скольжения.2 4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительные отрезки пути у мест перегиба профиля пути подпружинены.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области транспортного машиностроения: в частности к устройствам для перемещения грузов, в том числе под препятствием, на сравнительно короткие расстояния. Изобретение может быть использовано также, как городской транспорт для перевозки людей под перекрестками дорог или под напряженными транспортными магистралями в поперечном направлении, под какими-либо опасными для людей наземными объектами, например, под движущимся транспортом.

Известны пешеходно-транспортные пересечения в разных уровнях на скоростных дорогах, на городских дорогах с непрерывным режимом движения транспорта, на улицах шире пятнадцати метров и в других случаях.

"Подземные пешеходные переходы прокладываются в виде тоннелей под проезжей частью улицы с лестничными входами и выходами" (См. Е.Н. Дубровин и др. "Изыскание и проектирование городских дорог", Москва, Транспорт, 1981, с. 255). Типы подземных пешеходных переходов многообразны. Все такие переходы требуют от пешеходов затрат времени и энергии на спуск, пересечение проезжей части под землей и особенно на подъем при выходе из перехода на такой же начальный уровень с противоположной стороны. Нецелесообразная затрата времени и энергии вынуждает пешеходов пересекать проезжую часть дороги по поверхности, создавая этим трагическую опасность для своей жизни и помехи движущемуся транспорту.

Пешеходные переходы требуют больших затрат на их обустройство.

Известны подземные переходы, оборудованные эскалаторными сходами (см. там же с. 264, тип II). "На входах проектируют параллельно с эскалаторами и лестницы; эскалаторы используют только для подъема, а лестницы для спуска. Устройство эскалаторов в подземных переходах является весьма прогрессивным решением, хотя и вызывает значительное удорожание. При установке эскалатора полностью устраняется основной недостаток подземного перехода необходимость преодоления пешеходом подъема". (там же, с. 264).

Применение эскалаторов не везде целесообразно.

Целесообразно механическое перемещение пешеходов при интенсивном движении.

"Устройство эскалаторов вряд ли можно рекомендовать для обычных, одиночных пешеходов, но для развитых пешеходных переходов при значительной интенсивности движения и максимальном насыщении предприятиями обслуживания устройство эскалаторов следует считать рациональным решением". (там же с. 265).

Эскалаторы представляют собой сложные, дорогие, громоздкие и энергоемкие механизмы, что является причиной, ограничивающей их применение (см. А.А. Байнсон "Подъемно-транспортные машины", Москва, Машиностроение, 1975, с. 350, рис. 203).

Эскалаторы не исключают затрат энергии пешехода на спуск и пересечение проезжей части дорог под землей. Эскалаторы предназначены для перемещения людей на разные по высоте уровни.

Таким образом, непрерывное перемещение пешеходов под транспортными магистралями на противоположную сторону или иной уровень механическим путем известными устройствами не производится. Подобное было бы целесообразно.

Наиболее близко по технической сущности и достигаемому результату (прототип) подходит Гравитационная транспортная система дороги ГВТ, схема которой опубликована в технической литературе. "Разновидностью скоростного транспорта ГВТ является гравитационная транспортная система с подземной трассировкой в туннелях и с подземными станциями, от которых поезда сначала устремляются под уклон вглубь земли, а затем по инерции поднимаются к следующей станции вверх, используя для ее достижения кинетическую энергию накопленную при спуске на предыдущем отрезке пути, с добавлением лишь незначительных энергетических ресурсов. Такой пилообразный цикл движения периодически повторяется на протяжении всей гравитационной трассы" (см. Обзоры по межотраслевой тематике. Серия VIII "Новые виды городского общественного транспорта", ГОСИНТИ, г. Москва, 1969, N 95/12-69, с. 43).

Дорога ГВТ имеет рекламных характер, т.к. вызывает сомнение в экономии большей энергии, полученной при движении тела, чем той, которую затратят на строительство всей трассы с подземными станциями, шлюзами и впадинами на глубине 50 м (по расчету автора), ее эксплуатацию и т.п. Опубликованные идеи не доказывают целесообразность практической ее реализации и не должна служить препятствием новым воплощениям.

Дорога ГВТ не имеет патентной защиты, описания, формулы и ее полной цели. О ее признаках и полной цели можно только догадываться. Не известна ее международная классификация, как изобретения.

Можно предположить, что это: "Транспортная система содержащая направляющий путь с участием гравитационного разгона и замедления в виде волнистой дороги состоящей из последовательной суммы впадин, соединенных между собой горизонтальными участками пути со станциями и транспортное средство в виде тюбинга со своим движителем". Такое жизненно важное и сложное, как подача воздуха в туннель трассы и вентиляция, из этих признаков опускается.

Целью дороги ГВТ может быть:

движение тюбинга в прямом и обратном направлении (т.е. с промежуточными остановками между крайними точками назначения);

транспортировка с обязательными промежуточными остановками в пути (на станциях);

увеличение скорости на всем протяжении пути (но необязательно между какими-то станциями);

сохранение энергии при движении тела.

Дорога ГВТ имеет недостатки.

1. Дорога ГВТ не чисто гравитационная (название условное), так как транспортное средство (далее тело) оснащено движителем, восполняющим энергию на подъем из впадины, затем на движение до каждой станции и от них после остановки. Требуется дополнительная затрата энергии.

2. Дорога ГВТ не имеет (шарнирных) концевых участков пути на краю какой-либо ее впадины или по концам дороги для предварительного запаса потенциальной энергии на движение тела, из-за невозможности их применения. В связи с этим, тело снабжено или использует движитель.

3. Дорога ГВТ не может по своей цели (назначению) предусматривать перемещение тела только между двумя крайними точками пути без промежуточных остановок из-за нецелесообразности. Поэтому на ней не может примениться челночное (маятниковое) движение, как наиболее экономичное с лучшим фактором по времени. Энергия максимально не выбирается. Этим определяется разный экономический эффект дороги ГВТ и заявляемого устройства с соответствующей затратой энергии. Этим диктуется и разная геометрия профиля их пути.

4. Дорога ГВТ не относится к системам челночного (маятникового) типа.

5. Направляющие дороги ГВТ должны выполняться с радиусной кривизной. Радиусы гиба направляющих достаточно большие из-за технологической сложности их изготовления и сборки на месте (с учетом больших скоростей движения), что приводит к значительной длине туннелей и большой глубине их заложения (у дороги ГВТ 50 м и вглубь земли и протяженностью в 1,5-2 км как минимум).

6. Стыки перегона профиля трассы (пути) дороги ГВТ не оборудованы компенсаторами гашения ударов.

Таким образом, у дороги ГВТ не предусматривается предварительно создаваемый запас потенциальной энергии для движения тела и плавность хода его достигается только за счет малых уклонов прямых участков пути и применения направляющих с радиусной кривизной гиба (притом большой), увеличивающей длину туннелей и их глубину заложения.

Для увеличения плавности хода не применяются компенсаторы гашения ударов на переломах профиля пути трассы. Недостаток энергии восполняется применением движителя. Целью изобретения является снижение энергозатрат, увеличение плавности хода.

Поставленная цель достигается тем, что в известной транспортной системе, содержащей направляющий путь с участками гравитационного разгона и замедления и транспортное средство, дополнительно стационарные концевые участки направляющего пути (одной впадины) выполнены с радиусным сопряжением в вертикальной плоскости к наклонным его участкам и имеют каждый по одному шарнирно закрепленному концевому участку пути с механизмом изменения угла его наклона и с регулируемыми, определенно расположенными шарнирными опорами, и стационарный направляющий путь, в местах перелома профиля пути "с углом встречи" его прямолинейных участков преимущественно менее 176 градусов, содержит дополнительные направляющие в виде отдельных, относительно коротких, прямолинейных участков, установленных к нему поступательно на некотором расстоянии и с их поверхностью катания расположенной параллельно хорде, проведенной через точки касания вписанной окружности в створ названных "углов встречи").

Кроме того, дополнительные направляющие могут быть подпружиненными, а опоры транспортного средства имеют гребень посередине, например колес, роликов или опор скольжения.

Под движением понимается и предусматривается движение без каких-либо промежуточных остановок в пути между двумя крайними (концевыми) участками, т.е. маятниковое движение.

Изменение угла наклона поочередно одного из двух шарнирно закрепленных концевых участков пути, обеспечивает получение дополнительной потенциальной энергии для транспортного средства (далее тела) перед началом движения без последующего добавления энергии в пути.

Снижение энергозатрат достигается за счет обеспечения свободного движения тела по инерции на участках разгона и замедления в оба конца пути без потерь энергии из-за отсутствия необходимости принудительного торможения и затрат энергии на подъем и разгон. Подобное с наибольшей выгодой может быть достигнуто при применении челночного (маятникового) движения.

Сохранению энергии на подъем способствует радиусное сопряжение участка стационарного перегона пути к соседнему стационарному концевому участку.

Расположение направляющих "шарнирозакрепленного концевого участка" с самым малым "углом встречи" с соседним участком стационарного наклонного пути (благодаря регулируемым шарнирным опорам и их определенному положению) снижает потери энергии тела и повышает плавность хода вскоре после его отправления при разгоне.

Сохранению энергии и повышению плавности хода тела в большей мере способствует применение дополнительных направляющих установленных к стационарному направляющему пути, в местах перелома его профиля, поступательно и определенным образом. Они уменьшают "углы встречи" участков.

Применение любых радиусных сопряжений не рационально из-за технологической трудности их изготовления, сложности монтажа на месте и много другого.

Сложно изготовить оба конца такого сопряжения с помощью гибки в жестком допуске и затем совместить оба конца на месте в составе стыков пути без превышения ступенек и далее поддерживать должное положение при эксплуатации. Это в практике совершенно очевидно, т.к. концы сопряжений при воздействии на них усилий создают большой момент на "выворачивание". К тому же радиусное сопряжение должно находиться обязательно в продолжении пути и следовательно встык. Этим объясняется их редкое применение.

Из-за большого разнообразия "углов встречи" переломов профилей пути в различных транспортных системах потребуется самая разнообразная номенклатура и штучное изготовление подобных сопряжений, что значительно усложнит серийное производство и понизит его рентабельность. К тому же радиусы этих сопряжений будут функционально зависеть еще и от диаметра колес какого-либо транспортного средства.

Поэтому в заявляемом устройстве предполагаются вместо радиусных сопряжений, прямолинейные, относительно короткие направляющие, отдельными участками в зоне перелома профиля пути, технологичные и целесообразные в практике. Эти дополнительные направляющие устанавливаются поступательно к стационарному пути на некотором расстоянии, например, внутри колеи.

Дополнительные направляющие полезно увеличивают "угол встречи" перелома пути, понижая ударные импульсы тела и тем, повышая плавность хода и сокращая затраты энергии.

В приведенном ниже расчете по условиям задачи это составит экономию энергии в 48,5% за один проход тела по сравнению с движением его без дополнительных направляющих. К тому же это обеспечивает перспективу в применении более крутых уклонов в подобных транспортных системах.

Поверхность катания, дополнительных направляющих, устанавливается параллельно хорде проведенной по точкам касания окружности вписанной в створ соответствующего "угла встречи". Длина такой хорды должна обеспечивать условия перекатывания колеса без заклинивания его в створе угла.

"Угол встречи" между каждой из направляющих и хордой является смежным углу наклона направляющих (к продолжению хорды) и равен (180^o -), т.е. он больше чем "угол встречи" между двумя направляющими равный (180^o 2). Это дополнительно поясняется на фиг. 17. Таких пологих углов становится два, но при этом потерь энергии меньше.

Подпружинивание дополнительных направляющих позволяет гасить удары и увеличивать плавность хода еще на некоторую величину особенно в условиях большой крутизны.

Угол возвышения начальных концевых участков разгона создает, например, с помощью винтовой пары с электроприводом. Однако, разгон, как понятно, является только средством достижения цели, а не целью. Ибо разгон сам по себе не может экономить энергию и обеспечивать плавность хода. Это очевидно.

Стационарные концевые участки с радиусным сопряжением уже не составят проблемы, так как они находятся по краям в цепочке звеньев пути.

Регулируемые шарнирные опоры позволяют установить при монтаже направляющие (шарнирно закрепленных концевых участков) в поднятом состоянии: во-первых в плоскости параллельной плоскости катания (без перекоса набок) относительно соседних стационарных наклонных участков и затем с возможностью создания самого малого "угла встречи" с ними, но без трамплина. При этом опущенные концы, поднятых под углом направляющих, должны продолжаться для страховки за радиусы сопряжений стационарных концевых участков (по ходу движения) на определенную длину, а в опущенном исходном состоянии не должны выступать и мешать движению тела. Достигается это с помощью нахождения при монтаже определенного положения регулируемых шарнирных опор в зависимости от величины радиуса сопряжения направляющих стационарного пути.

Опоры тела, например колеса, имеют посредине гребень (реборду), разделяющую их опорную поверхность на внутреннюю и наружную. Наружная опорная поверхность колеса перекатывается по стационарным перегонам и концевым участка пути, а внутренняя по шарнирно закрепленным концевым участкам и дополнительным направляющим. Без такой конструкции опор тела транспортная система не решала бы поставленной цели.

Дополнительные направляющие и шарнирно закрепленные концевые участки пути могут располагаться и снаружи стационарного пути, что почти равнозначно.

Иное расположение дополнительных направляющих и соответственно их положению расположение опор тела, например колес, на транспортном средстве усложнит конструкцию транспортной системы и будет менее надежной.

Известно автоматическое поворотное устройство для колесных пар, содержащее круг, укрепленный на конце штока вертикального пневмоцилиндра с золотниковым распределителем и механизм включения, отличающийся тем, что с целью упрощения конструкции, на одной стороне круга шарнирно прикреплены опоры, а шток снабжен шестерней, сопряженной с рейкой, присоединенной концами к штокам дополнительных пневмоцилиндров, один из которых связан каналом с распределителем, а с другой распределителем и подпоршневой полостью вертикального пневмоцилиндра, при этом механизм включения выполнен в виде педали, соединенной с золотником и расположенной вблизи круга на пути движения колесной пары к последнему (см. а.с. СССР N 276147, кл. B 61 1/04).

Это известное устройство не решает цели заявляемого устройства.

Наличие подобного шарнирного соединения у известного и заявляемого устройств не подтверждает их идентичности.

Целью, например, для какой-либо отвлеченной наклонной плоскости может быть разгон тела под уклон, а средством достижения такой цели будет возможность создания наклонной плоскости. В свою очередь, та цель наклонной плоскости в виде разгона тела становится уже средством достижения цели в поворотном круге, находящемся в технологической взаимосвязи с ж.д. путями, так как его действительной целью является "перемещение тела с одного пути на другой под углом". С помощью разгона тела под уклон могут решаться, очевидно, самые разные цели. Например: далее после разгона тела или экономить энергию, или нанести удар и т.д. Следовательно, то, что является целью для самой наклонной плоскости не может обязательно стать целью для другого устройства, имеющего другую совокупность признаков, хотя средства достижения целей могут совпадать. Подобное наблюдается у известного и заявляемого устройств, а также у а.с. N 276147 и патента ФРГ N 839012 и других. Как раз их признание и подтверждает изложенное.

В заявляемом устройстве целью является "сохранение энергии и увеличение плавности хода" и для выполнения этой цели используется средство достижения цели "разгон тела под уклон по наклонной плоскости". О цели известного устройства упоминалось выше. Очевидно, что цели их разные.

Шарнирно-закрепленные концевые участки пути заявляемого устройства выполняют роль наклонных плоскостей, и только.

Известное устройство обладает недостатками:

шарнирная опора его не регулируемая (в отличие от заявляемого устройства).

Угол между крайними положениями направляющих (известного устройства) одинаков и не нуждается в настройке из-за малого уклона и малого перекоса вбок плоскости поверхности катания. Для заявляемого устройства требуется располагать поверхности катания поднятых направляющих "шарнирно закрепленных концевых звеньев" с самым малым "углом встречи" с соседними наклонными участками стационарного пути и без перекоса набок этой плоскости катания при достаточно большом угле возвышения. Поэтому необходимы регулируемые шарнирные опоры, обеспечивающие желаемый результат.

известное устройство (а.с. N 276147) является только частью отличительных признаков, т. к. в заявляемом устройстве предусматривается именно два "шарнирно закрепленных концевых участка", с механизмами изменения угла их наклона. Без признака ("оба".) система будет неработоспособна.

Использование известного устройства с самостоятельным назначением (без перегона пути и т. п. ) не в состоянии решить поставленной задачи. Оно не решит поставленной цели, находясь всрединном или крайнем положении по условиям задачи при увеличении своих размеров и нецелесообразно в реальном масштабе по затратам и энергии, массе и работоспособности.

По расчетам автора, при прочих равных условиях, будет затрачено энергии (38,8 тм) в 16(!) раз больше и увеличение металлоемкости (26 т) в 12(!) раз больше, чем для заявляемого устройства.

Простая механическая установка известного устройства на край впадины даже с заменой его шарниров на регулируемые также обеспечит только сход тела, но не заход на него, так как нет соответствующих радиусов сопряжения для захода и определенного расположения шарнирных опор.

Таким образом, с введением признака регулируемой шарнирной опоры появляется свойство располагать направляющие "шарнирно закрепленных концевых участков) должным образом (с наименьшим углом встречи с соседними наклонными участками и без перекоса катания при большом возвышении) характеризующее новую совокупность признаков для получения положительного эффекта.

Известное устройство не способно решить поставленной цели.

Известна игрушечная дорога, на которой игрушки могут находиться в беспрерывном движении, характеризующаяся тем, что дорога, с целью ее волнообразного деформирования, составлена из отдельных подвижно соединенных друг с другом взаимнокачающихся участков, каждый качающийся участок имеет посредине опору. Причем качающийся участок, предназначенный для приведения в качающееся движение всей дороги преимущественно от руки, на обращенном к дороге конце несет противовес. (см. патент ФРГ, N 839012, кл. А 63 Н 18/06-52).

Эта дорога относится к другому классификационному классу и имеет иное сочетание признаков, чем заявляемое.

Оно предназначено для иной цели для "волнообразного деформирования дороги" и имеет не промышленное назначение, а назначение игрушки".

Если даже количество звеньев дороги свести к двум для применения их в реальном масштабе в условиях заявляемого устройства, и то это не избавит ее от недостатков:

1. Направляющие звенья подвижны (качающиеся) в вертикальной плоскости при движении по ним тела. Манипуляция звеньями требует излишних затрат на это энергии и недопустима по технике безопасности при транспортировке и тем более людей из-за ненадежности.

2. Поднятие шарниро соединенных концов звеньев (выпрямление дороги) для обеспечения продолжения движения тела по цели невозможно без большего заглубления ее под препятствием, чем по условиям задачи. Это нерационально (фиг. 12 такой уровень не исключает затрат энергии и времени пешехода на спуск и подъем).

3. Нет стационарно уложенных звеньев.

4. Соединение звеньев шарнирно или подвижно (см. формулу) не обеспечивает их работоспособность в условиях заявляемого устройства в промышленном масштабе.

Шарнирное соединение звеньев между собой и со срединными их опорами дает малые уклоны, т.к. их величина зависит от зазора пальца в гнезде шарнира, и который сказывается при работе узла и влияет на величину ступени (трамплина) между торцами соединенных звеньев. Большой зазор увеличивает погрешность. Это поясняется расчетом.

Появляется потребность такое шарнирное соединение заменить на подвижное (см. формулу).

Подвижное 2-шарнирное соединение (с одним цилиндрическим, а другим овальным отверстием) увеличивает уклоны, но требует точно синхронного движения звеньев, что без автоматики и усложнения конструкции невозможно. В противном случае рассогласование движения звеньев создает ступени (трамплины), останавливающие движение тела. Следовательно, подвижное соединение в условиях задачи неработоспособно из-за ступеней (трамплина) (Приложение стр. 3-5).

5. Наклоненные концы звеньев ненадежны для стопорения и удержания на них тела в исходном положении.

6. Наличие срединных опор создает большие пролеты с неприемлемо большой величиной консолей звеньев для практической инженерной задачи. Известное устройство неприемлемо для использования в реальном масштабе только по одному этому недостатку. По расчетам автора затраты энергии составят (6,8 тм) в 3(! ) раза больше, а масса (18 т) в 8(!) раз больше чем у заявляемого устройства.

В нецелесообразности применения больших консолей убедительно трактует сопромат.

7. Звенья могут работать только в симметричном профиле пути, так как у звеньев должны быть одинаковые радиусы описываемые их концами относительно срединных опор. Концы звеньев должны проходить одинаковый путь. В противном случае этот путь диктует наименьшее звено, у которого радиус минимальный и тогда у звеньев не получатся равные углы их наклона (уклоны). Профиль заявляемого устройства может быть несимметричным.

8. Устройство не дает надежного плавного хода (резко меняются уклоны звеньев). Известное устройство даже по средству достижения цели отличается от заявляемого, т.к. тело движется под уклон, но по качающемуся (переменный уклон) участку. Тем более выполняются разные цели с заявляемым устройством, хотя движение тела под уклон используется в а.с. N 276147, патент ФРГ N 839012, дорога ГВТ и в заявляемом устройстве с тем же правом.

Таким образом, это известное устройство не пригодно для работы в промышленном применении из-за ненадежности вследствие манипуляциями звеньями, образования встречных ступенек (трамплинов), останавливающих движение тела из-за малых уклонов, приводящих к нерациональной глубине заложения, чрезмерной металлоемкости вследствие больших консолей звеньев. Оно не создает плавности хода.

Это устройство классифицируется, как игрушка, и оно не годно для работы в реальных условиях, как плохо решенная инженерная задача.

Известны технические решения в виде сортировочных горок на железной дороге и откаточных путях для вагонеток на шахтах и в их копрах, где движение под уклон самокатом не предусматривается для транспортировки людей и не имеет целью выходить (выкатываться) на такой же уровень с противоположной стороны.

Компенсация перепада высоты на откаточных путях копров и шахт при сортировке вагонеток обеспечивается с помощью поперечных путей с тележками на них для подъема вагонеток на положительный угол подъема (принудительно) с помощью лебедок.

На железных дорогах компенсации угла наклона путей производится с помощью локомотивов.

Известно применение канатных дорого с кольцевым и маятниковым (челночным) движением для перемещения грузов и пассажиров. (Большая Советская Энциклопедия, Москва, 1973, т. II, с. 942-944).

В свою очередь, они могут быть двух и одноканатными и в обоих случаях движение осуществляется принудительно за счет тягового каната. Нет самокатных участков разгона и торможения.

Дороги применяются для использования над поверхностью земли и простираются, как правило, на большие расстояния (от 2-х км до 200 км). Разрабатываются наземные канатные дороги. Сооружение этих дорог обуславливается громоздкостью и сложностью изготовления опор. Кроме того, подвес вагонетки или кабины за верхнюю часть требует большой строительной высоты, что невыгодно при применении для перемещения под землей из-за увеличенной глубины закладки туннеля. Угол подъема ограничен 25^o 30^o и опасны случаи обрыва канатов. Громоздкость сооружения канатных дорого для пересечения под землей магистралей ограничивает их применение.

Известны элеваторы, применяемые как пассажирские подъемники, кабины которых подвешивают шарнирно к двум цепям диагональными концами. Посадка и высадка из них производится на ходу, поэтому скорости невелики (0,3 м/сек). (А. А. Вайнсон "Подъемно-транспортные машины", Москва, "Машиностроение", 1975, с. 354, 365. Рис. 2063). Эти элеваторы пригодны для перемещения на разные по высоте уровни и не годятся для перемещения под углом и близко к горизонтальной плоскости, то есть и под магистралями и т.п.

Известно устройство, описанное в авторском свидетельстве N 1268455, кл. В 61 В 1/00, опубл. 07.11.86, принятое за прототип, которое представляет собой транспортную систему челночного типа, содержащую путь с гравитационными участками разгона и замедления и вертикальной кривой, и транспортное средство. Транспортное средство выкатывается на скоростной спуск, разгоняется при движении (под горку) по гравитационному участку и, имея запас кинетической энергии, въезжает на участок замедления и на тупиковую горку, затем съезжает в обратном направлении. Недостатком устройства является то, что отсутствуют средства для компенсации потерь энергии на трение, удары на стыках участков и т.д. что не позволяет транспортному средству выполнять возвратное движение между концевыми участками пути.

Техническим результатом изобретения является осуществление транспортировки с малыми затратами энергии.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Транспортная система челночного типа, как и известная из прототипа, содержит путь с гравитационными участками разгона и замедления и вертикальной кривой, и транспортное средство, но в отличие от прототипа, путь имеет горизонтальные концевые участки и снабжен дополнительными прямолинейными направляющими отрезками пути, установленными у концевых участков и мест перегиба профиля пути параллельно пути с возможностью взаимодействия с рабочей поверхностью свободной половины опоры транспортного средства, имеющей гребень в средней части опорной поверхности, причем дополнительные отрезки пути у концевых участков пути установлены ниже уровня концевых участков и снабжены механизмами изменения угла их наклона, каждый из которых имеет пару регулируемых шарнирных стоек, а каждый дополнительный отрезок пути у мест перегиба профиля пути установлен параллельно хорде, проведенной через точки касания вписанной окружности в место перегиба профиля пути, и вертикальная кривая пути установлена при переходе к концевым участкам пути выпуклостью вверх.

Транспортная система характеризуется также тем, что рабочие поверхности дополнительных отрезков пути у мест перегиба профиля пути установлены на расстоянии от вершины угла перегиба, обеспечивающем длину контакта дополнительного отрезка пути с опорой транспортного средства, превышающей 1,2 диаметра опоры качения или 1,2 длины опоры скольжения. Кроме того, опоры транспортного средства выполнены в виде тел качения или скольжения. Дополнительные отрезки пути у мест перегиба предлагается выполнять подпружиненными.

Указанные признаки являются взаимосвязанными и существенными для достижения технического результата.

Наличие дополнительных горизонтальных концевых участков и дополнительных прямолинейных направляющих отрезков пути, установленных у концевых участков и мест перегиба профиля пути параллельно пути с возможностью взаимодействия с рабочей поверхностью свободной половины опоры транспортного средства, имеющей гребень в средней части опорной поверхности и наличие механизмов изменения угла наклона концевых участков, обеспечивает уменьшение потерь энергии транспортного средства на преодоление сопротивления трению, ударам на стыках и т.п. при движении транспортного средства по участкам разгона и замедления, и увеличение потенциальной энергии на концевом участке перед началом движения транспортного средства.

Установка рабочих поверхностей дополнительных отрезков пути у мест перегиба профиля пути на расстоянии от вершины угла перегиба, обеспечивающем длину контакта дополнительного отрезка пути с опорой транспортного средства, превышающей 1,2 диаметра опоры качения или 1,2 длины опоры скольжения, обеспечивает уменьшение ударных нагрузок на стыках участков и более плавное движение транспортного средства. Выполнение опор транспортного средства в виде тел качения или скольжения, а дополнительных отрезков пути у мест перегиба профиля пути подпружиненными увеличивает плавность хода и снижает ударные нагрузки на опоры и транспортное средство. В целом это уменьшает затраты энергии для движения транспортного средства и челночной системы.

Фиг. 1 транспортная система челночного типа под транспортной магистралью шириной Ш₁ (как пример); фиг. 2 общий вид сбоку транспортной системы, выносной элемент I на фиг. 1; фиг. 3 продолжение общего вида транспортной системы на виде сбоку на фиг. 2, выносной элемент II на фиг. 1; фиг. 4 разрез А-А на фиг. 2 и 3, кабина и концевые выключатели условно не показаны; фиг. 5 продолжение разреза А-А на фиг. 2 и 3; фиг. 6 - разрез В-В на фиг. 2; фиг. 7 выносной элемент III на фиг. 3; фиг. 8 вид Б на фиг. 2; фиг. 9 разрез регулируемой шарнирной опоры; фиг. 10 схема к методике нахождения положения оси шарнира регулируемой шарнирной опоры; фиг. 11 схема перемещения шарнира звеньев (для патента ФРГ N 839012); фиг. 12 - схема расположения звеньев под препятствием с предварительным уклоном (по патенту ФРГ N 839012); фиг. 13 схема для расчета уклонов звеньев при их работе под препятствием; фиг. 14 схема примера расчета скорости тела после удара; фиг. 15 схема "угла встречи" прямолинейных участков пути с обозначением углов и направления удара; фиг. 16 схема на фиг. 15, повернутая для расчета; фиг. 17 схема "угол встречи" участков пути с "дополнительными направляющими" (хордами) и с обозначением углов; фиг. 18 схема на фиг. 17, повернутая для расчета; фиг. 19 схема продольного профиля пути (по условиям задачи); фиг. 20 схема концевого участка пути 1-2 с обозначением углов; фиг. 21 схема на фиг. 20, повернутая для расчета; фиг. 22 диаграмма движения тела под уклон (скорость возрастает); фиг. 23 диаграмма движения тела на уклон (скорость убывает).

Устройство состоит из рамы 1 с опорами 2, на которых закреплены направляющие 3 с определенной колеей и уклоном к средине в путьевой зоне и уклоном в обратную сторону на концевых (стационарных) участках.

На обоих концевых участках рамы 1 между направляющими 3 установлены на регулируемых шарнирных опорах 4 рамы 5, опирающиеся другим концом на раму 1 и снабженные направляющими, например рельсами и кулачковыми стопорами 6 (фиг. 4). В раме 5 в соответствующее гнездо установлена гайка 7, с цапфами и плоскими гранями, в которую ввернут винт 8 (фиг. 7) закрепленный через муфту с моторредуктором (электродвигателем) 9 скрепленным с рамой 1.

С одной стороны рамы 1 на направляющих 3 стационарного концевого участка установлена портальная тележка 10 с четырьмя опорными колесами (в варианте на колесах), имеющими свои реборды посредине колеса и располагающимися с подъемом рамы 5 снаружи ее направляющих. В исходном положении (до подъема) колеса не касаются направляющих рамы 5, но удерживаются ее стопорами 6. Реборды колес в это время находятся внутри колеи направляющих 3.

К порталу тележки 10 подвешена кабина 11 (фиг. 2) с помощью цапф 12. Кабина помещается между направляющими рамы 15. Под кабиной 11 на раме 1 закреплены ловители 13 с пружиной 14, тарелкой 15 и собачкой 16, способные фиксировать кабину за ее нижние выступы 17. В верхней части портала 10 с двух сторон, относительно кабины, установлены на пальцах 18 по два гасителя колебаний 19. Гаситель колебаний 19 представляет собой двуплечий рычаг с закрепленным на одном плече роликом 20 (со стороны кабины), а на другом подпружиненный хвостовик 21, находящийся в контакте с поверхностью портала (фиг. 6). Для воздействия на гасители 19 кабина 11 имеет копир 22. На тележке портала 10 установлен для освещения кабины, например генератор 23, соединенный гибкой связью 24 со шкивом 25, закрепленном с торца одного из колес тележки. Кабина 11 имеет электрический вывод-контакт 26, находящийся в соединениях, только на концевых участках, с токопроводящими троллеями 27, закрепленными на раме 1. Двери есть на обоих торцах кабины.

Устройство снабжено системой аварийного перемещения кабины, состоящее из гибкой связи 28, реверсивной лебедки 29 с электроприводом, отклоняющих шкивов 30 и 31, закрепленных на раме 1 (фиг. 2 и 3). Гибкая связь 28 проходит одной провисающей ветвью через скобы портала 10, в которой при необходимости производится аварийное удержание троса воздействием на него из кабины вручную с помощью винтового устройства (не показано).

Управление электрическими цепями производится с помощью концевых выключателей 32, 33, 34, 35, 36, установленных на раме 1 и концевика и кнопки "Пуск" в кабине (не показаны).

Кабина освещается на концевых участках от внешней сети, через троллеи 27 и контакт 26, а на путевом участке, например, от генератора 23 (или иным известным способом).

Направляющие 3 на стационарных концевых участках имеют обратный уклон, например 1^o 2^o и снабжены на концах амортизирующими упорами 37 (фиг. 5).

Рама 5 снабжена роликами 38, контактирующими с соответствующими направляющими на раме 1 при движении рамы 5 и ограничивающие ее перекос и боковое смещение (фиг. 3, 4).

Каждая рама 5 имеет по две шарнирно закрепленные регулируемые опоры, установленные под ее концами.

Регулируемая шарнирная опора 4 представляет винтовое соединение самотормозящего типа. Гайки 39 своей сферической поверхностью прижимается к нижней части рамы 5 стаканом 40, а серьга 41, ввернутая хвостовиком в гайку 39, соединена пальцем 42 с проушиной 43, опирающейся на поверхность кронштейна (не показан), закрепленного снизу направляющих 3 концевых стационарных участков к раме 1. Опорные поверхности для стакана 40 (на раме 5) и проушины 43 (на кронштейне) позволяют производить необходимое перемещение шарнирной опоры вдоль направляющих рамы 5 с целью ее установки в нужное место относительно торцов направляющих с последующим болтовым креплением 44. Регулировка высоты опоры 4 производится вращением гайки 39 до требуемого результата и затем она контрится болтами 45 через отверстия в стакане (фиг. 9). Соответственно проводится регулировка винта 8 относительно гайки 7 на соответствующую длину.

Расположение шарнирных опор по длине и регулировка их по высоте должны обеспечить работоспособное положение направляющих рамы 5 в исходном и рабочем положении. В исходном положении поверхность катания направляющих рамы пять должна быть ниже, например, в пределах 3-5 мм относительно соответствующей поверхности направляющих 3 стационарных концевых участков, и обеспечить работу стопоров 6, причем консольная часть (относительно шарнирных опор) направляющих рамы 5 не должна торчать и мешать заходу кабины по направляющим 3. В поднятом рабочем положении, направляющие рамы 5 должны иметь минимально возможный (но обязательно) "угол встречи" с направляющими 3 соседнего наклонного участка, но не трамплин. Поэтому плоскость поверхности катания направляющих рамы 5 должна пересекать направляющие 3 за радиусным сопряжением (во избежании трамплина) и не иметь перекоса (уклона вбок своей плоскости). Направляющие рамы 5 должны при этом продолжаться дальше этой линии пересечения для надежности опоры кабины на случай неточностей монтажа и прочих погрешностей. Это условие обеспечивается расположением регулирующих шарнирных опор в нужном месте в зависимости от величины радиуса сопряжения направляющих 3. Нахождение такого положения регулируемых шарнирных опор поясняется в Приложении на стр. 1. Таким образом, регулируемые шарнирные опоры располагаются нужным образом и позволяют за счет регулировки обеспечить требуемое положение рамы 5.

Направляющие 3 перегона пути снабжены дополнительными направляющими 46 в местах перелома профиля пути, например, расположенные внутри колеи. Они представляют собой прямолинейные, относительно короткие участки, закрепленные каким-либо известным образом поступательно, на определенном расстоянии и имеют с обеих сторон скошенные плоскости заходные фаски. В подпружиненном состоянии (вариант) они могут перемещаться вверх-вниз и будут крепиться каким-либо специальным способом.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении кабина находится на одном из концевых стационарных участках рамы 1, зафиксированная обратным уклоном направляющих 3 и кулаками стопора 6 рамы 5, находящейся в опущенном состоянии. Снизу кабина удерживается ловителем 13 за ее выступ 17. Положение кабины вертикальное. Это положение изображено пунктиром на фиг. 3. Электрический контакт 26 замкнут с триллеей 27. Двери кабины со стороны входа открыты и после загрузки закрываются изнутри по электросигналу от кнопки "Пуск" (Схема лифта). Двери закрывшись воздействуют на соответствующий концевой выключатель (не показан), по сигналу которого включается мотор-редуктор 9, вращается винт 8 в гайке 7, поднимается край рамы 5 при этом цапфы гайки 7 перемещаются по своему пазу, а гайка в своем гнезде не проворачивается. В крайнем рабочем положении рамы 5 концевик 32 отключает двигатель 29.

Выступы кабины 17 вышли из ловителя 13, освободив кабину. Одновременно с отключением двигателя 9, убираются кулаки стопора 6, и портальная тележка 10 с подвешенной к ней кабиной 11 начинает движение. Вначале колеса тележки своими внутренними поверхностями качения относительно реборд, перекатываются по направляющим рамы 5, а затем наружными продолжают качение по направляющим 3. По встречающимся дополнительным направляющим 46 колеса перекатываются опять своими внутренними поверхностями, а реборды проходят в промежутке, оставленном для них между направляющими 3 и 46. В пути, после отключения от роллей 27, кабина освещается от генератора 23 или иным известным способом. Тележка 10 при движении воздействует на концевик 33, и он падает сигнал на вращение двигателя 9 в обратную сторону на опускание края рамы 5 до исходного ее положения и затем концевиком 34 останавливается. Кулаки стопора 6 остаются убранными. Тележка 10 (с кабиной 11) самокатом перемещается до противоположного концевого участка и закатывается на его стационарные направляющие 3 по инерции.

При движении кабина 11 стабилизирована в вертикальном положении механическим путем, а гашение колебаний (раскачивания) производится гасителем 19.

С началом раскачивания кабины в какую-либо сторону, копир 22 нажимает на ролик 20 и поворачивает рычаг 19 вокруг пальца 18, и подпружиненное второе плечо рычага 21 упирается в поверхность тележки 10, покрытую фрикционным материалом, и качание кабины в эту сторону останавливается. Аналогично прекращаются качания в другую сторону другим рычагом 19. Так гасятся колебания при движении кабины.

В зоне концевого участка кабина снова контактирует с троллеей 27 через контакт 26. Кулаки стопора 6 убраны и тележка 10 беспрепятственно накатывается на упоры 37, а несколько раньше кабина 11 своими выступами 17, отогнув собачку 16 и гася удар, сжимая пружину 14, через тарелку 15 захватывается ловителем 13. Тарелка 15, сжимая пружину 14, нажимает на концевик 35 и по его сигналу срабатывают кулаки стопора 6, фиксируя тележку 10 за ее колеса, опирающиеся на направляющие 3 стационарных концевых участков пути, а не на направляющие рамы 5.

Обратный уклон направляющих 3 на стационарных концевых участках надежно удерживает тележку 10 в крайнем положении, исключая самопроизвольное ее качение.

После фиксации кабины двери автоматически открываются, и после загрузки цикл повторяется.

При аварийной остановке кабины в пути "Устройством возврата" (не показано) из кабины закрепляется трос в скобе тележки 10 и натянутый трос воздействует на концевик 36, после чего включается лебедка 29, и кабина тросом 28 перемещается на концевой участок.

Стационарные участки пути направляющих 3 при движении внутрь являются участками разгона, а при движении наружу участками замедления. Путевая зона может быть не симметрична по продольному профилю пути. Направляющие рамы 5 являются участками разгона тела при подъеме, а участками замедления не являются, т.к. при заходе тело (тележка 10) с ними не соприкасается.

Экономический эффект самого заявляемого устройства состоит в экономии энергии и повышении плавности хода тела в результате применения "дополнительных направляющих", создающие более пологие "углы встречи" прямолинейных направляющих участков пути.