Устройство для транспортирования и монтажа груза летательным аппаратом

Устройство для транспортирования и монтажа груза летательным аппаратом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к оборудованию вертолетов, используемых для транспортирования груза на внешней подвеске и для выполнения строительно-монтажных работ.

Известно устройство для монтажа груза летательным аппаратом по патенту РФ №2028968, кл. В64D 9/00, Е04Н 12/34, 1992 г., содержащее внешнюю подвеску, включающую траверсу с грузовыми канатами, снабженными грузозахватами, и соединенную посредством двух сходящихся связей с замком летательного аппарата, и систему ориентации груза в горизонтальной плоскости (по азимуту), содержащую два привода, закрепленных на фюзеляже, каждый из которых связан с одним из концов траверсы. Приводы выполнены в виде двух жестких телескопических тяг с приводом - силовых цилиндров. Такое исполнение системы азимутальной ориентации обеспечивает повороты груза по азимуту в режиме висения вертолета при выполнении монтажных работ. Недостатки устройства заключаются в малом угле поворота груза (не более ±30°), малоэффективном использовании тягового усилия от привода, специально установленного на летательный аппарат. Большие габариты устройства затрудняют его использование на вертолетах с малым клиренсом.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является устройство для монтажа грузов летательным аппаратом по патенту РФ №2136547, кл. В64D 9/00, 1996 г., содержащее внешнюю подвеску, включающую траверсу с грузовыми канатами, снабженными грузозахватами, и соединенную посредством двух сходящихся связей с замком летательного аппарата, и систему ориентации груза по азимуту, содержащую два привода, закрепленных на фюзеляже. Каждый из приводов выполнен в виде лебедки, связанной с одним из концов траверсы посредством гибкой тяги и отклоняющего блока. Для обеспечения лучших условий передачи управляющих усилий и повышения крутящего момента отклоняющие блоки закреплены на фюзеляже летательного аппарата на наибольшем расстоянии от замка. Как показала многолетняя эксплуатация, такое исполнение системы азимутальной ориентации обеспечивает повороты груза в горизонтальной плоскости на угол ±80° на режиме висения вертолета над местом монтажа.

Недостатком этого устройства является отсутствие возможности автоматической компенсации изменения длины гибких тяг при колебаниях груза в горизонтальном полете вертолета. Гибкие тяги являются вспомогательными (не несущими) связями груза с вертолетом, рассчитанными на усилия в несколько раз меньше, чем в грузовых канатах. Поскольку при постоянной длине они (гибкие тяги) ограничивают естественные колебания груза в полете, нагрузка в них при этом может превысить допустимые пределы, что может привести к разрушению гибких тяг или поломке вертолета. Например, при выполнении разгона (наборе вертолетом скорости) груз на внешней подвеске отклоняется назад (к отклоняющим блокам), что приводит к ослаблению натяжения гибких тяг и появлению свободы вращения (рыскания) груза вокруг вертикальной оси. Для стабилизации положения груза необходимо подтягивать гибкие тяги лебедками (укорачивать их длину) в зависимости от скорости полета (от угла отклонения груза назад). При снижении скорости полета (торможении) груз вместе с внешней подвеской по инерции отклоняется вперед по полету, что может привести к чрезмерному натяжению гибких тяг. Чтобы исключить разрушение гибких тяг, их необходимо ослабить (увеличить длину) с помощью лебедок. Очевидно, что эксплуатация известного устройства сопряжена с необходимостью постоянного контроля натяжения гибких тяг и регулирования их длины в зависимости не только от скорости полета, но и от ускорения или замедления горизонтальной составляющей скорости полета. Жесткие требования к одновременному управлению двумя приводами гибких тяг могут усложнить работу экипажа и отвлекать от основных функций.

Поэтому область применения известного устройства ограничена районом монтажной площадки с перемещением груза на малой скорости с минимальными ускорениями. Однако в практике строительно-монтажных работ с применением вертолетов часто ставят задачу транспортирования груза на большие расстояния от точки подцепки и монтажа его на удаленных объектах (до 100 км). Для решения подобных задач предлагается устройство, представленное в материалах данной заявки на изобретение.

Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков и достижение нового технического результата.

В предлагаемом устройстве новый технический результат заключается в повышении надежности работы устройства за счет предотвращения предпосылок к его поломкам в полете, повышении безопасности работ и упрощении работы экипажа, а также в увеличении радиуса действия вертолета за счет обеспечения возможности транспортирования груза на большие расстояния на предельно допустимых скоростях полета. Новый технический результат обеспечивается за счет введения в устройство дополнительных элементов, установленных на летательный аппарат и определенным образом взаимосвязанных с имеющимися.

В частности, этот технический результат в устройстве для транспортирования и монтажа груза летательным аппаратом, содержащем внешнюю подвеску, включающую траверсу с грузовыми канатами, снабженными грузозахватами, и соединенную посредством двух сходящихся связей с замком летательного аппарата, и систему ориентации груза, содержащую два привода, установленных на фюзеляже, каждый из которых связан с одним из концов траверсы через гибкую тягу и отклоняющий блок, достигается тем, что система ориентации дополнительно содержит для каждого привода рычаг, шарнирно соединенный с фюзеляжем и связанный с гибкой тягой через дополнительный отклоняющий блок, установленный на одном из концов рычага, кроме того, рычаг соединен с подпружинивающим приспособлением, установленным на фюзеляже.

Ось одного из огибающих блоков на каждом рычаге может быть совмещена с осью вращения рычага, а другой блок закреплен на свободном конце рычага.

Рычаги могут быть подпружинены посредством силовых цилиндров одностороннего действия, например амортизаторов.

Кроме того, рычаги могут быть подпружинены посредством торсионов.

На чертежах представлен один из вариантов выполнения предлагаемого устройства, где на фиг.1 дан общий вид вертолета с устройством (вид сбоку с возможными отклонениями груза в полете); на фиг.2 - узел А по фиг.1.

Предлагаемое устройство устанавливается на летательный аппарат-вертолет 1 и состоит из внешней подвески и системы ориентации груза по азимуту. Внешняя подвеска включает траверсу 2 с грузовыми канатами 3, которые снизу снабжены грузозахватами 4 (крюками или электрозамками). Траверсу 2 посредством двух сходящихся связей 5, вертлюга и наконечника с карданами (не показаны) подцепляют к основному замку 6 вертолета 1. Указанная внешняя подвеска предназначена для подцепки груза 7. Система ориентации содержит присоединенные к концам траверсы 2 две гибкие тяги 8, запасованные на барабаны двух лебедок 9 (на фиг.1 и 2 изображено по одной гибкой тяге 8 и одной лебедке 9).

Между каждой лебедкой 9 и траверсой 2 на наибольшем расстоянии от замка 6, например на заднем грузовом трапе 10 (см. фиг.2) посредством стойки 11 на оси 12 закреплен рычаг 13. На каждом рычаге 13 установлено по два отклоняющих блока: на свободном конце рычага блок 14 на оси 15, а на оси 12 - блок 16. Рычаги 13 подпружинены относительно фюзеляжа вертолета 1 с помощью силовых цилиндров 17 одностороннего действия с пружинами 18.

В нерабочем положении, т.е. при отсутствии усилий в гибких тягах 8, рычаги 13 под действием силовых цилиндров 17 (пружин 18) отклонены от трапа 10 на наибольший угол - крайнее правое положение по фиг.2.

При полной нагрузке (при полном сжатии пружин 18) обеспечено крайнее левое положение рычагов 13, при котором они с блоками 14 не касаются фюзеляжа. При этом величина полного линейного перемещения "b" оси 16 каждого блока 14 (из одного крайнего положения в другое) больше величины возможного линейного перемещения "с" траверсы 2 в полете при колебаниях груза 7 на внешней подвеске.

Устройство работает следующим образом.

После взлета вертолета 1 включением лебедок 9 траверсу 2 устанавливают в положение, при котором она вместе со сходящимися связями 5 находится в поперечной плоскости вертолета 1, проходящей через основной замок 6. С таким расположением подвески вертолет 1 заходит на подцепку груза 7. После подцепки груз 7 поднимают над землей и поворотом траверсы 2 устанавливают его в транспортное положение, включая лебедки 9 во встречных направлениях. Наличие двух лебедок 9, связанных с концами траверсы 2 посредством гибких тяг 8, обеспечивает повороты траверсы 2 вокруг вертикали - оси подвеса груза 7, т.е. по азимуту.

На режиме висения вертолета 1, когда груз 7 и вся внешняя подвеска с траверсой 2 находятся в вертикальном (исходном) положении, изменением длины гибких тяг 8 с помощью лебедок 9 устанавливают рычаги 13 в нейтральное положение, т.е. посредине между двумя крайними положениями.

При транспортировании груза 7 на участке разгона вертолета 1 груз 7 отклоняется от исходного положения назад вместе со всей внешней подвеской, в т.ч. и отклоняется назад траверса 2 (фиг.1). Возможное при этом ослабление натяжения гибких тяг 8 исключено за счет действия пружин 18, которые отклоняют рычаги 13 с блоками 14 назад (вправо по фиг.2), натягивая тем самым гибкие тяги 8. Это обеспечивает удержание груза 7 в заданном положении, лишая груз тем самым свободы вращения (рыскания) и обеспечивая его оптимальное положение, например положение с минимальным аэродинамическим сопротивлением.

При снижении скорости (торможении) вертолета 1 груз 7 под действием сил инерции отклоняется вперед (фиг.1). При отклонении вперед траверсы 2 силовые цилиндры 17 при сжатии пружин 18 поддерживают необходимое натяжение в гибких тягах 8 до крайнего левого положения рычагов 13 (фиг.2).

Полное линейное перемещение "с" траверсы 2 при разгоне и торможении вертолета 1 компенсируется соответствующими поворотами рычагов 13 с огибающими блоками 14 (b>с). При этом обеспечивается постоянное натяжение гибких тяг 8 пружинами 18.

При зависании вертолета с грузом 9 над местом монтажа устраняют рассогласование между осями груза и фундамента поворотом траверсы 2 на необходимый угол по азимуту, включая лебедки 9 во встречных направлениях. Затем снижением вертолета груз 7 устанавливают на фундамент и производят отцепку грузозахватов 4. Вернув траверсу 2 в исходное положение, вертолет 1 направляют на посадку.

Предлагаемое устройство было изготовлено и проверено в летных испытаниях на вертолете Ми-26. В качестве силовых цилиндров одностороннего действия были использованы пневмогидравлические амортизаторы основных стоек шасси самолета Ан-2, обладающие необходимыми характеристиками. При этом устройство обеспечило автоматическое натяжение гибких тяг в процессе разгона при транспортировании груза массой до 16 т на расстояние 25 км со скоростью до 120 км/ч и при последующем гашении скорости полета до нуля (висение при монтаже груза).

Возможны другие варианты выполнения данного устройства. Например, сместив ось верхнего блока 15 вниз по рычагу 13, можно добиться увеличения компенсационных возможностей устройства (b>>с). При этом возможное касание и трение гибкой тяги 8 о пол трапа 10 необходимо исключить, например, путем увеличения диаметра блока 15 или высоты стойки 11, либо установкой на фюзеляже (трапе) дополнительных отклоняющих блоков, что приведет к усложнению конструкции.

Схемы подпруживания рычагов 13 могут быть различными. Например, они могут быть подпружинены также и с помощью торсионов, установленных на осях вращения 12 (не показаны), или с помощью других устройств, установленных на фюзеляже.

Предложенное устройство расширяет радиус действия вертолета при выполнении строительно-монтажных работ, т.к. обеспечивает транспортирование груза и его монтаж на объектах, удаленных от точки подцепки. При этом повышена безопасность работ за счет исключения возможности перенатяжения и обрывов гибких тяг, а также возможных при этом повреждений вертолета. Облегчена работа экипажа, т.к. эксплуатация предложенного устройства не сопряжена с необходимостью постоянного контроля натяжения гибких тяг и регулирования их длины в зависимости от ускорения разгона или торможения вертолета, габаритов (парусности) груза, скорости встречного потока воздуха и пр.

1. Устройство для транспортирования и монтажа груза летательным аппаратом, содержащее внешнюю подвеску, включающую траверсу с грузовыми канатами, снабженными грузозахватами, и соединенную посредством двух сходящихся связей с замком летательного аппарата, и систему ориентации груза, содержащую два привода, установленных на фюзеляже, каждый из которых связан с одним из концов траверсы через гибкую тягу и отклоняющий блок, отличающееся тем, что система ориентации дополнительно содержит для каждого привода рычаг, шарнирно соединенный с фюзеляжем и связанный с гибкой тягой через дополнительный отклоняющий блок, установленный на одном из концов рычага, кроме того, рычаг соединен с подпружинивающим приспособлением, установленным на фюзеляже.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ось одного из отклоняющих блоков на каждом рычаге совмещена с осью вращения рычага, а другой блок закреплен на свободном конце рычага.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рычаги подпружинены посредством силовых цилиндров одностороннего действия.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рычаги подпружинены посредством торсионов.