Транспортное средство повышенной безопасности
Изобретение относится к сфере транспорта и может быть использовано при разработке транспортных средств повышенной безопасности для перевозки людей и опасных грузов. Целью полезной модели является повышение безопасности людей путем сохранения вертикального положения тела человека в момент аварии. Новым является то, что «Автоном» имеет комбинированный кузов, состоящий из двух частей: внешнего каркаса, который воспринимает продольные и поперечные нагрузки и внутреннего полого цилиндра, который через ролики опирается на внешний каркас и в котором размещен пассажирский салон, где кресла повернуты на 180 градусов относительно направления движения, а полый цилиндр имеет смещенный к центру Земли имеющий свое положение центр тяжести, за счет размещения стабилизатора устойчивости, при этом внешний каркас выполнен с возможностью вращения полого цилиндра с пассажирским салоном вокруг продольной оси за счет роликов и с возможностью осевого перемещения полого цилиндра путем установления демпферов, кроме того, внешний каркас имеет тормозное устройство, предотвращающее качение полого цилиндра при посадке пассажиров.
Изобретение относится к сфере транспорта и может быть использовано при разработке транспортных средств повышенной безопасности для перевозки людей и опасных грузов.
В существующих в настоящее время транспортных средствах кузова всех типов выполняют функцию защиты перевозимых людей и грузов от неблагоприятного воздействия окружающей среды (атмосферных осадков, ветра, солнечного излучения), а так же препятствуют развалу и выпадению перевозимого при движении. При аварии транспортных средств существующие кузова не обеспечивают сохранность жизни людей, сохранность грузов, особенно опасных, что часто является причиной экологической катастрофы.
Аналогом заявляемого устройства являются автобусы для перевозки пассажиров на дальние расстояния, имеющие кузова вагонного тапа, например, автобус «Икарус». В салоне размещены 42 пассажирских кресла, в которых пассажиры сидят лицом вперед, по ходу движения автобуса (см. Политехнических словарь, М. - 1980, «Советская энциклопедия», стр.11).
Недостатком данной конструкции является то, что она не предусматривает защиту пассажиров при опрокидывании и фронтальной аварии, так как при этих авариях кресла вместе с кузовом меняют свое положение в пространстве, происходит выпадение людей из кресел и их травмирование, вплоть до смертельного.
Известно изобретение в котором рама автомобиля выполнена из передней и задней частей, каждая из которых составлена из продольных и поперечных элементов с бамперами и имеет Н-образную форму, (см. Патент ФРГ №3925990, кл. B 62 D 21/15, 1991 г.).
Данная конструкция не обеспечивает достаточную безопасность людей, вследствие того, что при столкновении они находятся в зоне опасных для жизни деформаций автомобильных конструкций.
Известен легковой автомобиль с рамой безопасности, содержащий кабину, моторный отсек, которые установлены на раме, где передняя и задняя части рамы связаны между собой посредством осей с возможностью поворота этих частей относительно одна другой вокруг осей, бамперы подпружинены относительно рамы и выполнены с возможностью взаимодействия с фиксаторами, которые соединяют кабину с продольными элементами рамы (см. Патент РФ №2057671, B 62 D 21/15, 1992 г.).
Недостатком данного устройства является то, что оно рассчитано только на фронтальную аварию без опрокидывания.
Известна система пассивной безопасности пользователей многоместным пассажирским автотранспортным средством, содержащая кузов, бампер с энергопоглощающими элементами, с механизмом управления ограниченным перемещением пассажирских сидений (см. а.с. СССР №493036, кл. В 60 R 19/02, В 60 N 1/00, 1981 г., протопип).
Недостатком является то, что при столкновении люди находятся в зоне потенциальных деформаций металлических деталей.
Целью полезной модели является повышение безопасности людей путем сохранения вертикального положения тела человека в момент аварии.
Поставленная цель достигается тем, что «Автоном» имеет комбинированный кузов, состоящий из двух частей: внешнего каркаса, который воспринимает продольные и поперечные нагрузки и внутреннего полого цилиндра, который через ролики опирается на внешний каркас и в котором размещен пассажирский салон, где кресла повернуты на 180 градусов относительно направления движения, а полый цилиндр имеет смещенный к центру Земли имеющий свое положение центр тяжести, за счет размещения стабилизатора устойчивости, при этом внешний каркас выполнен с возможностью вращения полого цилиндра с пассажирским
салоном вокруг продольной оси за счет роликов и с возможностью осевого перемещения полого цилиндра путем установления демпферов, кроме того, внешний каркас имеет тормозное устройство, предотвращающее качение полого цилиндра при посадке пассажиров. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию «новизна».
Основным в полезной модели является сохранение нормального положения тела человека в кресле без выпадения и с максимально возможным снижением ударных нагрузок в момент аварии и после аварии в случае опрокидывания транспортного средства. Иначе говоря, пассажир должен оставаться в кресле, которое по прежнему должно занимать вертикальное положение независимо от положения внешнего каркаса.
Сущность полезной модели поясняется чертежом.
На фиг.1 представлена схема опрокидывания «Автонома».
На фиг.2 представлена кинематическая схема.
На фиг.3 представлен общий вид «Автонома» с поперечным разрезом А-А.
На фиг.4 представлен общий вид поперечной опоры с крайним положением разводных частей 2'.
На фиг.5 представлен общий вид цилиндра с салоном, вид А, разрезы В-В и Г-Г.
На фиг.6 представлена схема работы жидкостного стабилизатора устойчивости (на чертеже не указан), 20, 21, Р 1=Р2.
На фиг.7 представлена схема при неравномерной загрузке пассажирского салона, когда P1>P2.
На фиг.8 представлена схема при неравномерной загрузке пассажирского салона, когда Р1<Р2 .
На фиг.9 представлена схема направлений выхода пассажиров при опрокидывании «Автонома» на угол 90°.
На фиг.10 представлена схема направлений выхода пассажиров при опрокидывании «Автонома» на угол 180°.
Транспортное средство повышенной безопасности «Автоном» состоит из рамы 1 (фиг.2), опоры поперечной 2 - это составная подвижная разводная часть 2' (фиг.4), полого цилиндра 3 - пассажирского салона (фиг.2), неподвижной поперечной опоры 4 - основание, машинного помещения 5, демпфера 6, кабины 7, сдвоенного заднего моста 8 (фиг.3), переднего моста 9, продольной балки внешнего каркаса 10 (фиг.3). Внешний каркас представляет собой раму 1, на которой установлены поперечные опоры 2, 4, и в верхней части связаны продольными балками 10, 11 (фиг.3, разрез А-А). Далее «Автоном» имеет ступеньки 12, окна 13, двери 14, шарнирное соединение 15 поперечных опор 2, 4, замок 16, ролик 17, пол пассажирского салона - полого цилиндра 3-18, кресло 19, сообщающиеся резервуары 20, 21 жидкостного стабилизатора устойчивости (фиг.6-10), аварийные люки 22 (фиг.5), пояса 23, 24, которые являются направляющими для роликов 17 (фиг.5), стенка 25 полого цилиндра 3.
«Автоном» имеет комбинированный кузов, состоящий из двух частей: внешний каркас (зависимая часть), воспринимающий продольные и поперечные нагрузки при фронтальной аварии и опрокидывании на угол 90° и более. Внутри внешнего каркаса размещена подвижная часть кузова в виде полого цилиндра 3, которая через ролики 17 опирается на внешний каркас, и в котором размещен пассажирский салон (автономная (независимая) часть).
Работает устройство следующим образом.
Полый цилиндр 3 установлен между кабиной 7 и машинным помещение 5 и имеет две степени свободы - возможность вращения вокруг продольной оси и осевого перемещения. Горизонтальные перемещения вдоль оси ограничиваются демпферами 6, установленными по торцам полого цилиндра 3. При фронтальной аварии часть энергии удара гасится демпферами 6.
Пассажирские кресла 19 в салоне развернуты на угол 180° от общепринятого положения. Пассажиры сидят спиной вперед по направлению движения.
Положение человека «спиной вперед» наиболее безопасно, так как при фронтальной аварии нагрузка удара распределяется равномерно по всему телу, уменьшая вероятность травмы.
Каждое кресло 19 имеет жесткую конструкцию с увеличенной толщиной спинки и подвижным сидением, которые так же гасят часть удара. Чтобы полый цилиндр 3, а вместе с ним и кресла 19 с пассажирами сохраняли неизменное положение при опрокидывании, необходимо сместить центр тяжести полого цилиндра 3 в сторону центра Земли. Для этого под полом 18 пассажирского салона 3 размещен балласт - сыпучий материал.
Кроме этого необходимо устранить неравномерность загрузки пассажирского салона - полого цилиндра 3, при котором смещается центр тяжести и образуется перекос. Неравномерность загрузки возникает из-за разницы в весе пассажиров и в количестве пассажиров по рядам. Поэтому в транспортном средстве повышенной безопасности «Автоном» применяется жидкостный стабилизатор устойчивости сообщающихся резервуаров 20, 21, так же размещенный под полом 18 пассажирского салона. Стабилизатор устойчивости представляет собой два сообщающихся резервуара 20, 21 с жидкостью. Жидкость принудительно перемещается из одного сообщающегося резервуара 20 в другой сообщающийся резервуар 21 и наоборот в случае нарушения устойчивости равновесия и возвращает полый цилиндр 3 в прежнее положение за счет смещения центра тяжести.
Таким образом, общий центр тяжести полого цилиндра 3, который не только смещен к центру Земли, но и меняет свое положение, является управляемым.
При опрокидывании «Автонома», внешний каркас получает вращение, а полый цилиндр 3 остается в неизменном положении из-за незначительной силы трения качения на роликах 17 и действия силы тяжести.
В момент фронтальной аварии часть энергии удара гасится демпфером и спинками кресел. При опрокидывании «Автонома» внешний каркас может принять любое положение, а полый цилиндр 3 с пассажирским салотом
стремится сохранить прежнее положение за счет действия сил от смещения центра тяжести.
Краткое описание чертежей.
Фиг.1. Представлена схема опрокидывания «Автонома» с возвратом цилиндра в положение устойчивого равновесия.
Фиг.2. Представлена кинематическая схема «Автонома». На раму 1 с передним мостом 9 и сдвоенным задним мостом 8 установлены соединенные поперечные опоры 2 и 4, внутри которых находится полый цилиндр 3. Продольное перемещение полого цилиндра 3 между кабиной 7 и машинным помещением 5 ограничиваются демпферами 6. В верхней части кабины 7 поперечная опора 2 и машинное помещение 5 соединены продольными балками 10, 11.
Фиг.3. Представлен общий вид «Автонома» с поперечным разрезом А-А. Рама 1 «Автонома» имеет передний мост 9 и сдвоенный задний мост 8. На раме 1 установлены четыре поперечных опоры 4 с разводными частями 2' поперечных опор 2. Разводные части 2' поперечных опор 2 соединяются с основаниями поперечных опор 4 посредством шарниров 15 и фиксируются замками 16. Каждая поперечная опора 2, 4 имеет по восемь роликов 17, на которые опирается цилиндр 3. В верхней части поперечные опоры 2, 4 соединены между собой, а также с кабиной 7 и машинным помещением 5 продольными балками 10, 11. На полу 18 в цилиндре установлены кресла 19. Под полом 18 размещены сообщающиеся резервуары 20, 21 жидкостного стабилизатора устойчивости. Вход в салон осуществляется по ступеням 12 в дверь 14. Пассажирский салон имеет окна 13.
Фиг.4. Представлен общий вид поперечной опоры с крайним положением разводных частей 2' поперечных опор 2. Верхние разводные части 2' поперечных опор 2 разводятся на угол 45° каждая для монтажа полого цилиндра 3.
Фиг.5. Показан общий вид полого цилиндра 3 с пассажирским салоном. Две двери 14 расположены в геометрическом центре цилиндра 3. С
каждой стороны дверей 14 и у торцов полого цилиндра 3 имеются пояса 23 и 24, которыми полый цилиндр 3 опирается на ролики 17. На боковых поверхностях полого цилиндра 3 расположено по восемь окон 13, а на верхней поверхности четыре аварийных люка 22. У торцевых поясов 23 смонтированы стенки 25. В салоне установлено тридцать кресел 19 с разворотом на угол 180° относительно направления движения «Автонома».
Фиг.6. Представлена схема работы жидкостного стабилизатора устойчивости. При равномерной загрузке пассажирского салона P 1=Р2, жидкость равномерно заполняет сообщающиеся резервуары 20 и 21.
Фиг.7. При неравномерной загрузке салона, когда P1>Р 2, жидкость из сообщающегося резервуара 20 поступает в сообщающийся резервуар 21 до момента возврата полого цилиндра 3 в устойчивое равновесие.
Фиг.8. При неравномерной загрузке пассажирского салона, когда P1<P 2, жидкость из сообщающегося резервуара 21 поступает в сообщающийся резервуар 20 до момента возврата полого цилиндра 3 в устойчивое равновесие.
Фиг.9. Представлена схема направлений выхода пассажиров при опрокидывании «Автонома» на угол 90°. По направлению 1 выход происходит через двери 14 и проем между продольными балками 10, 11. По направлению 2 выход происходит через аварийные люки 22 и проем между поперечными опорами 2, 4.
Фиг.10. Представлена схема направлений выхода пассажиров при опрокидывании «Автонома» на угол 180°. По направлениям 1 и 2 выход осуществляется через двери 14 и проем между поперечными опорами 2, 4.
Основным узлом «Автонома» является полый цилиндр 3. Полый цилиндр 3 может быть цельным или сборным из элементов из металла или других прочных материалов. Неподвижные поперечные опоры 4, поперечные опоры 2 с разводными частями 2' сварные из листовой стали, ролики 17 стальные обрезиненные. В качестве балласта можно использовать сыпучий материал с большим удельным весом. В качестве рабочего тела для
стабилизатора устойчивости может служить любая незамерзающая жидкость в холодном климате или дистиллированная вода в жарком. Перемещение жидкости в стабилизаторе устойчивости можно осуществить с помощью насосов или сжатым воздухом.
Так как демпферы 6 при нормальной эксплуатации «Автонома» практически не работают, их устройство не должно быть сложным. Конструкцию можно максимально упростить, используя отработанный дешевый материал, например, старые покрышки легковых автомобилей, помещенные в защитный кожух.
1. Транспортное средство повышенной безопасности, включающее кузов и кресла, отличающееся тем, что кузов выполнен комбинированным и состоит из двух частей: внешнего каркаса, который воспринимает продольные и поперечные нагрузки и помещенного внутрь полого цилиндра, который через ролики опирается на внешний каркас, в котором размещен пассажирский салон, где кресла повернуты на угол 180° относительно направления движения, а полый цилиндр имеет смещенный к центру Земли и меняющий свое положение центр тяжести, за счет принудительного перемещения жидкости в стабилизаторе устойчивости, при этом внешний каркас выполнен с возможностью вращения полого цилиндра с пассажирским салоном вокруг продольной оси за счет роликов и с возможностью осевого перемещения полого цилиндра путем установки демпферов у торцов полого цилиндра.
2. Транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что внешний каркас имеет тормозное устройство, предотвращающее качение полого цилиндра при посадке.
