устройство для снижения нагрузки при ходьбе пешехода с грузом

Формула изобретения

Устройство для снижения нагрузки при ходьбе пешехода с грузом, содержащее крыло и стержень, который с одной стороны соединен с крылом, с другой стороны предназначен для соединения с грузом, отличающееся тем, что крыло оборудовано направителем, предназначенным для расположения лобовой части крыла нормально к потоку воздуха, шарнирно соединено с одной стороной стержня, другая сторона которого предназначена для жесткого соединения с грузом, при этом крыло выполнено из легкого прочного материала, позволяющего увеличить упругость поверхности крыла при заполнении сжатым воздухом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение предназначено для пешеходов, военнослужащих на маршах в армейских и других условиях при транспортировке грузов.

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).

Следует отметить, что в данной "привилегии" парус предназначен только для перемещения лыжника, не создает подъемной силы при перемещении пешехода с грузом.

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.

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.

Задачей изобретения является техническое решение, обеспечивающее уменьшение нагрузки на пешехода при переноске груза, с использованием подъемной силы крыла.

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.

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 ; R_х - сила лобового сопротивления, совпадающая с направлением вектора U; - угол между направлением U и образующей крыла; G - сила тяжести.

Предлагаемое устройство содержит крыло 1, телескопическую трубку 2, груз 3, ресивер 4, обратные клапаны 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.

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.

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.

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.