«ТАНЦУЮЩИЙ» АВТОМОБИЛЬ

Вообще-то первое слово заголовка не следовало бы заключать в кавычки. Ведь на автомобиле Н. Качко можно вальсировать, что и было продемонстрировано перед участниками одной из передач Центрального телевидения «Это вы можете». На своем «Зибане» Николай Константинович кружился под музыку по студии, выписывая замысловатые кривые. Такова поистине уникальная маневренность аппарата с движителем, защищенным авторским свидетельством № 1039790.

«Зибан» действительно обладает уникальной маневренностью. На плоскости ему подвластна сколь угодно сложная траектория движения с поворотам корпуса в любую сторону или без поворота. Особенность аппарата и в том, что направление его движения не совпадает с вращением движителей. В качестве последних могут быть применены колеса, коньки, лыжи, поплавки, то есть все, что имеет направление наименьшего трения при взаимодействии с опорной поверхностью — снегом, льдом, водой, грунтом, Каждый из движителей обладает определенными преимуществами в зависимости от того, для какой поверхности предназначен. Колеса, естественно, больше подходят для езды по твердым покрытиям, лыжи — по снегу и так далее.

Управление «Зибаном» очень простое, гораздо проще, чем обычным автомобилем: нет ни тормозов, ни коробки перемены передач. Куда отклонен рулевой обруч, туда и происходит перемещение автомобиля с места и без разворота, причем скорость пропорциональна отклонению обруча. При возвращении руля в исходное положение скорость уменьшается до нуля. Тормоза машине не нужны, потому что движение ее по инерции очень и очень ограниченное.

При повороте рулевого обруча вокруг геометрического центра машины в какую-либо сторону она повторяет это движение. Комбинируя отклонения и повороты руля, можно заставить «Зибан» двигаться как угодно, например кружиться, словно в вальсе.

Рис. 1. Общий вид «Зибана»:

1 — пусковой рычаг, 2, 4 — командные рычаги, 3 — рулевой обруч, 5 — контейнер электродвигателя, 6 — место для аккумуляторов, 7 — сиденье водителя, 8 — продольный силовой элемент корпуса, 9 — подножка, 10 — натяжной трос, 11 — корпус автомобиля.

Все это происходит при постоянных оборотах вала электродвигателя, поэтому управление им сводится всего лишь к рукоятке включения.

Каким же образом работает движитель? Электромотор через пару конических шестерен вращает с постоянной скоростью (но в разные стороны) два вертикальных ротора, установленных в корпусе. Если командные рычаги находятся в исходно-вертикальном положении, автомобиль стоит на месте, так как точки пересечения осей вращения колес, а следовательно, и крестовин совпадают с осями роторов, и колеса катятся по окружностям. От роторов на крестовины движение передается крестовыми муфтами: их направляющие объединяют кулисные камни и роторов и крестовин.

При отклонении командных рычагов в одну сторону эксцентрики перемещаются в противоположную, крестовины сдвигаются относительно роторов (но вращаясь вместе с ними) и через стержни с рычагами, шарниры и тяги поворачивают колеса. Причем так, что оси вращения последних всегда пересекаются в общих точках, расположенных на лучах роторов. Чем больше отклонен руль, тем дальше отходят эти точки от осей роторов. Колеса начинают как бы «загребать»: вектор скорости Vк раскладывается на векторы скорости Vа движения самой машины и Vл вращения колес вокруг оси ротора.

В идеальном случае Vа = Vл (максимальный угол между векторами составляет 45°). Для механизма, изображенного на рисунке 2, это равенство недостижимо. Однако им удобно пользоваться для приблизительного подсчета максимальной скорости «танцующего» автомобиля при известной частоте вращения роторов и известной длине луча. Таким образом положение общих точек, задаваемое командными рычагами, определяет направление и скорость перемещения аппарата.

Для постоянного контакта колес с землей лучи роторов амортизированы пружинами. Они также имеют П-образные вырезы, усиленные вкладышами, разводящие их при качании в пазах ступицы. Величина отклонения при этом задается закладными сегментами. Когда колесо накатывается, скажем, на камень, то луч ротора, на котором око сидит, поворачивается относительно ступицы ротора на сегментах и одновременно перемещается вместе с ними вверх по пазам ступицы. При этом сжимается пружина, амортизирующая удар колеса о камень.

Рис. 2. Принципиальная схема «танцующего» автомобиля:

1 — рулевой обруч, 2 — командные рычаги, 3 — корпус автомобиля, 4 — шаровые шарниры, 5 — колесо, 6 — общая точка осей противолежащих колес, 7 — линия осей колес, 8, 11 — лучи ротора, 9 — скользящий шарнир, 10 — стержень, 12 — шарнир поворота колеса, 13 — тяга, 14 — рычаг, 15 — пара конических шестерен, 16 — электродвигатель, 17 — ротор, 18 — крестовая муфта, 19 — крестовина, 20 — эксцентрик.

Рис. 3. Конструкция ротора:

1 — корпус автомобиля, 2 — силовые элементы корпуса, 3 — пара конических шестерен, 4 — командный рычаг, 5 — корпус ротора, 6 — стержень, 7 — скользящий шарнир, 8 — дно корпуса ротора, 9 — пружина, 10 — луч ротора, 11 — усиливающие вкладыши, 12 — винты М8, 13 — сегмент, 14 — опорные накладки, 15 — донце ступицы, 16 — ступица, 17 — кулисный камень, 18 — заклепка, 19 — тяга, 20 — рычаг, 21 — крестовая муфта, 22 — крестовина, 23 — эксцентрик.

В заключение немного о том, как можно еще использовать движитель «танцующего» автомобиля. Если скомбинировать его с лыжами, то «Зибан» превратится в маневренный вездеход. Сцепление колес-лыж со снегом велико, велика и тяга такого движителя.

Возможно, что вездеход будет обладать плавучестью за счет лыж, тогда колеса-лыжи обеспечат ему движение и по воде со скоростью порядка 100 км/ч.

Высокая маневренность «Зибана» пригодится при механизации погрузочно-разгрузочных работ в тесных, заставленных помещениях.

На основе «танцующего» автомобиля могут развиться и новые виды спорта. Чем плохи, скажем, моторизованные водное поло, футбол или фигурное катание?

Н. КАЧКО, инженер