Компьютерный расчёт геометрии механизма шагающего колеса

Общая характеристика работы (2-й год)
Цель работы:
предложить движитель для лодки-амфибии, способной преодолевать отмели
Новизна:
новое применение известной пары лямбдаобразных механизмов П.Л.Чебышева, отказ от природной траектории шага щитков-вёсел при движении по воде
Актуальность:
освоение новых труднодоступных географических областей (шельфы, отмели, болота, шуга и т.д.)
Практическая значимость:
создание движителя и специализированного транспортного средства для труднодоступных районов
новой комбинации

Большой вызов 15ж):
необходимость эффективного освоения и использования пространства, в том числе путем преодоления диспропорций в социально-экономическом развитии территории страны, а также укрепление позиций России в области экономического, научного и военного освоения космического и воздушного пространства, Мирового океана, Арктики и Антарктики.
Приоритет 20е):
связанность территории Российской Федерации за счет создания интеллектуальных транспортных и телекоммуникационных систем, а также занятия и удержания лидерских позиций в создании международных транспортно-логистических систем, освоении и использовании космического и воздушного пространства, Мирового океана, Арктики и Антарктики
Ожидаемый результат 36б):
повысить качество жизни населения, обеспечить безопасность страны и укрепление позиции России в глобальном рейтинге уровня жизни за счет создания на основе передовых научных исследований востребованных продуктов, товаров и услуг
Стратегия научно-технологического развития Российской Федерации
Анализ литературы и новая идея
Специальный сайт о механизмах П.Л.Чебышева: tcheb.ru/17

Новая предлагаемая схема движения лодки-амфибии (первый вариант)
Суть технического предложения.
1. Ватерлиния располагается вблизи прямолинейных отрезков траекторий перевёрнутых лямбдаобразных механизмов П.Л.Чебышева, немного ниже.
2. Свободные концы шатунов на дуге траектории опускаются ниже днища лодки до уровня, достаточного для осуществления шагающего способа передвижения по отмели.
Макет лодки-амфибии изготовлен, испытан, работает
Две
«лямбды»
Почему
две?

Новизна: кольцо из «лямбд» на одном кривошипе

Кольцо
шагающих
механизмов
П.Л.Чебышева
Известный
Механизм
П.Л.Чебышева
Новизна
Ссылка на рисунок:
https://ru.wikipedia.org/

НЕРАВНОМЕРНОЕ ДВИЖЕНИЕ РАБОЧЕЙ ТОЧКИ

ДВИЖИТЕЛЬ ДЛЯ ЛОДКИ-АМФИБИИ В ВОДЕ
В воде дуга механизма П.Л.Чебышева лучше отрезка:
скорость весла увеличена в 2 раза,
сила тяги увеличена в 4 раза,
можно уменьшить площадь весла.

ДВА РЕЖИМА РАБОТЫ ШАГ-КОЛЕСА

Траектория рабочей точки – овал:
1) вёсла-опоры уходят внутрь колеса, не мешают обычному качению по дороге,
2) Вёсла выходят за колесо:
2а) плывут по глубине,
2б) шагают по отмели.

Технология:
6 шатунов,
6 коромысел,
1 кривошип (двойной).
Сначала без учёта траектории-овала
Без доработки можно разместить по три «лямбды» с каждой стороны колеса

2 режима движения
шагающего колеса:
качение и шаг
2 среды движения:
суша и вода
Режим
шаг
Режим
качение

КОМЛЕКСНЫЕ (ХОДОВЫЕ) ИСПЫТАНИЯ
ШАГ-КОЛЕСА С МОТОРОМ В ДВУХ РЕЖИМАХ 06.10.2018 г.
Электродвигатель от стеклоподъёмника автомобиля ВАЗ:
напряжение 12 В, сила тока 2,5 А, мощность 30 Вт, частота вала 1 Гц
Режим «Шаг», неподвижный кривошип повёрнут вниз

Выносится на защиту
Патент на изобретение (Жукова В.С., устройство)
RU 2734175
Аналоги
Прототип
Изобретение

Работа после изучения курса «Теоретическая механика».
Принцип роторной схемы (теория, апрель 2020 г.)
Кривошип неподвижен (корпус),
механизм вращается, шагающая траектория поворачивается

Увеличение точности расчётов при уменьшении шага поворота ротора
Доказательство существования двух огибающих - окружностей

Поворот механизма и траектории
Матрица поворота – преобразования плоскости
Новые координаты точек шагающей траектории
Рабочие формулы

Траектория рабочей опорной точки шатуна в сложном двойном движении
Шагающий режим
(колесо шагает)
Режим качения
(колесо катится)

Продолжение школьной работы в ВУЗе – МГТУ им. Н.Э.Баумана
Школьная работа:
опыты, интуиция, чертежи
Работа в ВУЗе (НИРС):
теория, компьютер, точная модель
В процессе исследования вопросов стало ещё больше!