Подъёмно-поворотные ворота из LEGO и из железа
 | Просмотров: 4 612

В этой статье я хочу показать, как конструктор LEGO может пригодиться в совершенно неожиданном качестве.
Gate
Началось всё с того, что у меня возникла острая необходимость заменить ворота во двор, поскольку старые деревянные практически не открывались, да и были, мягко говоря, в плохом состоянии. Поразмышляв некоторое время, я решил, что обычные распашные ворота мне не подходят по многим параметрам. В частности, меня не устраивало, что для открытия распашных ворот зимой приходилось бы постоянно расчищать снег перед ними, либо конструктивно поднимать ворота над землёй, и придумывать, как закрыть щель под воротами от любопытных собак и котов. Готовые роль-ворота оказались слишком дорогими, да и не очень надёжными, поэтому было принято решение соорудить ворота самостоятельно. При этом возникла ещё одна проблема - почти полное отсутствие информации о конструкции подъёмных ворот. Стандартная схема, при которой створка приподнимается, поворачивается и уезжает назад под крышу гаража, не подошла по той простой причине, что гаража за воротами нет, и не планируется. Единственная возможная конструкция в моём случае - подъёмно поворотные ворота с противовесами, не требующие никаких дополнительных элементов, кроме двух столбов по бокам ворот.

Первым делом пришлось обдумать конструкцию и сделать прототип, чтобы убедиться, что конструкция работоспособна. Как ни странно, но конструктор LEGO оказался самым простым и подходящим инструментом для моделирования. Я потратил несколько вечеров, перепробовал разные варианты, и остановился на наиболее удачном.

Вот что у меня получилось:

Ходовые испытания прототипа показали, что придуманная кинематика конструкции вполне жизнеспособна, и можно приступить к реализации идеи "в железе". Естественно, предварительно был нарисован эскиз ворот, и посчитана вся геометрия. После приобретения необходимых материалов осталось только напилить всё в размер, сварить, прикрутить и поставить на место.

Gate2

В процессе сборки в конструкцию были внесены некоторые изменения и улучшения, был придуман новый механизм замка, который оказался гораздо удачнее первоначального. Полагаю, что конечный результат получился весьма достойным. Для открытия ворот требуется нажать вверх на рычаг, связанный с замками, и потянуть створку вверх. Она поднимается вертикально на 10 сантиметров, после чего нужно опустить ручку вниз, в результате чего замки зафиксируют створку на поперечной трубе, и позволят ей повернуться под действием "поводков" одновременно с поднятием вверх. Теперь осталось подтолкнуть нижнюю часть створки вперёд, и приложить небольшое усилие, чтобы поднять её вверх. Противовесы подобраны таким образом, что ближе к нижнему положению створка под своим весом закрывается, примерно в среднем положении створка оказывается в равновесии, а выше него противовесы сами поднимают створку вверх. Такое поведение возможно за счёт того, что в поднятом положении часть веса створки оказывается скомпенсирована поводками, и противовесы оказываются тяжелее оставшегося веса. В результате у ворот два устойчивых положения - закрытое и открытое. Открытые ворота сами по себе не закрываются, равно как и закрытые не открываются.
При закрытии ворот нужно слегка потянуть за ручку и опустить створку ворот ниже точки равновесия, после чего она сама опустится дальше и повернётся в нужное положение. После этого остаётся только толкнуть вверх ручку замка, нажать на нижнюю часть ворот ногой и опустить створку вертикально вниз до упора. Поднятие ручки блокирует замки в закрытом положении. Изначально на ручке замков планировалась возвратная пружина, но оказалось, что удобнее без неё.

Процесс открывания и закрывания ворот:

При закрытых замках снаружи створку невозможно ни поднять вверх, ни повернуть. Нижняя часть ворот плотно примыкает к порогу, что решило проблему проникновения собак и кошек. В результате того, что при открытии створка предварительно поднимается вверх, а уже потом поворачивается, даже небольшой сугроб снаружи не мешает открывать ворота. Высокая посадка машины и хитрая конструкция ворот позволяет мне утром сразу выезжать, не расчищая пространство перед воротами, а чтобы закрыть ворота, достаточно один раз провести совковой лопатой вдоль порога, чтобы убрать следы от колёс и снег, упавший на порог в процессе открывания.
Кроме "зимних" бонусов, подъёмно-поворотная конструкция позволяет ставить машину практически вплотную к воротам, и спокойно их открывать. Траектория открытия ворот такова, что не задевает автомобиль, стоящий в 70 сантиметрах от них. Для сравнения, обычные ворота при ширине три метра требуют останавливать машину почти в полутора метрах, и в добавок придумывать, как зафиксировать створки в открытом положении, чтобы заезжая, не получить воротами в борт при порыве ветра. Полностью открытая створка подъёмно-поворотных ворот располагается параллельно земле, и ветер не оказывает на неё никакого воздействия. Такие ворота можно поставить как на внешний забор участка, так и на гараж. Если требуется, можно закрыть накладками полусантиметровые щели по бокам ворот, что не позволит заглядывать с улицы внутрь, или, при желании, даст возможность утеплить гараж.

Вот так ворота выглядят изнутри и снаружи:
Gate3

Ворота исправно работают с ноября 2011 года. Конструкция надёжная и достаточно простая. Основная сложность - правильно рассчитать и отрегулировать длину и точки крепления поводков, используя знания геометрии из школьного курса и калькулятор. В механизме использованы подшипники, звёздочки и цепь ГРМ, купленные в автомагазине. Противовесы сделаны из накладок, скрепляющих железнодорожные рельсы.
Ширина полотна ворот: 2.9 м., высота: 2.3 м., высота столбов: 2.45 м., высота проёма открытых ворот: 2.1 (с учетом ручки замка).
Материал: Стальной уголок, круглые и профильнные трубы, профлист.
Себестоимость всех материалов для ворот, калитки и метрового забора (без учета работы) - около 20 тысяч рублей (в 2011 году), то есть ровно вдвое дешевле, чем рулонные ворота такого же размера, но без калитки и забора.