ШАССИ ВОЗДУШНОГО СУДНА
AIRCRAFT LANDING GEAR

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к амортизирующему устройству, предназначенному для соединения с транспортным средством.
Уровень техники
Известные амортизирующие устройства обычно содержат цилиндр и подвижную штангу, образующие телескопическую конструкцию. Предусмотрены также дополнительные наружные элементы для механического соединения цилиндра с подвижной штангой, чтобы предотвратить поворот штанги относительно цилиндра, например, в контексте шасси воздушного судна - двухзвенник.
Авторы настоящего изобретения установили, что известные амортизирующие устройства можно усовершенствовать в части одного или более следующих параметров: простота конструкции, вес, прочность/надежность в эксплуатации, аэродинамические характеристики и аэроакустические характеристики.
Сущность изобретения
Согласно первому аспекту настоящего изобретения обеспечено амортизирующее устройство, предназначенное для соединения с транспортным средством и содержащее:
- колесную опору, имеющую первую точку соединения и вторую точку соединения,
- первый амортизирующий элемент, содержащий:
- первую часть корпуса, образующую первый канал, и
- первый шток, выполненный с возможностью скольжения в первом канале таким образом, чтобы длину первого амортизирующего элемента можно было изменять, при этом первый шток соединяется с первой точкой соединения колесной опоры, и
- второй амортизирующий элемент, содержащий:
- вторую часть корпуса, образующую второй канал, и
- второй шток, выполненный с возможностью скольжения во втором канале таким образом, чтобы длину второго амортизирующего элемента можно было изменять, причем второй шток соединяется со второй точкой соединения колесной опоры, при этом указанное амортизирующее устройство предназначено для поддержания положения первой части корпуса относительно положения второй части корпуса таким образом, чтобы продольная ось первого канала имела, в целом, виксированное взаимное положение относительно продольной оси второго канала.
Таким образом, амортизирующее устройство согласно первому аспекту предназначено для предотвращения нежелательного поворота колесной опоры, а крутящая сила, действующая на один из амортизирующих элементов, вызывает противодействие другого амортизирующего элемента.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения обеспечено амортизирующее устройство, предназначенное для соединения с транспортным средством и содержащее:
амортизирующий элемент, содержащий:
корпус, образующий линейный канал с некруговым поперечным сечением, и
удлиненный шток, выполненный с возможностью скольжения в канале, что обеспечивает осевое перемещение штока, при этом указанный шток имеет некруговой профиль, способный контактировать с каналом таким образом, чтобы предотвратить поворот штока относительно корпуса.
Таким образом, амортизирующее устройство согласно второму аспекту предназначено для предотвращения нежелательного поворота колесной опоры, при этом крутящей силе, действующей на шток, противодействует некруговой профиль боковой стенки штока. Поэтому амортизирующее устройство согласно второму аспекту обеспечивает альтернативное решение технической задачи исключения поворота штока относительно решения согласно первому аспекту.
Первый и второй штоки установлены с возможностью скольжения в первом и втором каналах таким образом, чтобы длина амортизирующих элементов могла изменяться при изменении позиции штоков вдоль продольных осей каналов. Длины первого и второго амортизирующих элементов могут изменяться независимо друг от друга.
Амортизирующее устройство может содержать три или более амортизирующих элементов, при этом каждый амортизирующий элемент имеет соответствующую часть корпуса и шток, присоединенный к соответствующей точке соединения колесной опоры.
Множество амортизирующих элементов может иметь различные амортизирующие свойства, что приводит, например, к различным упругим характеристикам и/или уровням демпфирования. Это может быть обеспечено различными конструкциями амортизаторов.
Первая часть корпуса и первый шток могут совместно образовывать первую камеру, предназначенную для вмещения первой текучей среды.
Первая текучая среда может представлять собой любую текучую среду, пригодную для применения в амортизаторе, в частности - жидкость, газ или их комбинацию. Так, например, первая текучая среда может представлять собой масло, газ или комбинацию этих двух компонентов.
В некоторых вариантах осуществления изобретения вторая часть корпуса и второй шток могут совместно образовывать вторую камеру, предназначенную для вмещения второй текучей среды.
Вторая текучая среда может представлять собой любую текучую среду, пригодную для применения в амортизаторе, в частности - жидкость, газ или их комбинацию. Так, например, вторая текучая среда может представлять собой масло, газ или комбинацию этих двух компонентов.
При этом в некоторых вариантах осуществления изобретения можно получать различные амортизирующие свойства первого и второго амортизаторов за счет различного количества текучей среды, содержащейся в амортизаторе. Дополнительно или альтернативно этому можно использовать различные типы амортизирующей текучей среды в первой и второй камерах, чтобы получить первый и второй амортизирующие элементы с различными амортизирующими свойствами.
Достоинством получения первого и второго амортизирующих элементов, которые имеют амортизирующие свойства, отличающиеся друг от друга, является возможность обеспечения двухступенчатой функции амортизации. При использовании более чем двух амортизирующих элементов можно получить многоступенчатую или квазинепрерывно переменную функцию амортизации. При этом общие амортизирующие свойства амортизирующего устройства могут изменяться в зависимости от силы, приложенной к этому амортизирующему устройству.
Первый и второй штоки могут быть соединены с колесной опорой посредством серьги или другого пригодного соединительного элемента.
Длина первого амортизирующего элемента может отличаться от длины второго амортизирующего элемента, когда амортизирующее устройство находится в первом состоянии.
При этом транспортное средство может представлять собой, например, воздушное судно, а первое состояние может соответствовать нахождению воздушного судна в воздухе, когда на амортизирующее устройство не действуют нагрузки наземных режимов эксплуатации. Первый и второй амортизирующие элементы могут автоматически принимать различную длину, когда воздушное судно находится в воздухе. Второе состояние может соответствовать нахождению воздушного судна на земле, в этом случае нагрузки наземных режимов эксплуатации, действующие на амортизирующее устройство, могут автоматически заставлять амортизирующие элементы принимать одинаковую длину. При этом колесная опора может получать первую угловую ориентацию относительно первой части корпуса, когда воздушное судно находится в воздухе, и другую угловую ориентацию относительно нее, когда воздушное судно находится на земле, без необходимости использования дополнительных внешних элементов, в частности, механизма продольной балансировки.
Колесная опора может содержать балку тележки, которая соединяется с возможностью поворота с первым и вторым штоками.
Первая и вторая части корпуса могут быть образованы единым корпусом, например, в некоторых вариантах осуществления изобретения первый и второй каналы могут быть образованы одним цилиндром, в частности - главной подвеской шасси воздушного судна. Достоинство того, что первая и вторая часть корпуса образованы единым корпусом, заключается в возможности улучшения аэродинамических и аэроакустических свойств амортизирующего устройства по сравнению с известными системами, которые содержат наружные двухзвенники или т.п.
Один или более амортизирующих элементов могут иметь гидравлическую связь с резервуаром, содержащим первую и/или вторую текучую среду, при этом амортизирующее устройство дополнительно содержит систему управления, предназначенную для управления перемещением текучей среды между указанным одним или более амортизирующими элементами и резервуаром таким образом, чтобы можно было управлять длиной указанного одного или более амортизирующих элементов, регулируя количество текучей среды в их камерах.
Таким образом, можно активно управлять длиной по меньшей мере одного из амортизирующих элементов. Достоинство этого заключается в возможности управления ориентацией колесной опоры и ее изменениями между двумя или более различными направлениями путем изменения количества текучей среды в одном или более амортизирующих элементах.
В некоторых вариантах осуществления изобретения только первый амортизирующий элемент может быть соединен с резервуаром. В этом случае можно управлять длиной первого амортизирующего элемента, а ориентацией колесной опоры можно управлять, управляя длиной первого амортизирующего элемента, чтобы таким образом изменять относительную длину первого и второго амортизирующих элементов.
Альтернативно, как первый, так и второй амортизирующие элементы могут быть соединены с резервуаром, что позволяет управлять длиной обоих амортизирующих элементов, регулируя количество текучей среды, присутствующей в камерах амортизирующих элементов, в любой данный момент времени. Первый и второй амортизирующие элементы могут сообщаться по текучей среде с одним резервуаром, или первый и второй амортизирующие элементы могут сообщаться по текучей среде с отдельными резервуарами. Длину первого и второго амортизирующего элемента можно изменять относительно друг друга, чтобы изменять ориентацию колесной опоры. Дополнительно или альтернативно, длину первого и второго амортизирующих элементов можно совместно увеличивать или уменьшать, чтобы изменять расстояние между колесной опорой и транспортным средством.
Дополнительно или альтернативно, первый и второй амортизирующие элементы могут иметь гидравлическую связь друг с другом, при этом амортизирующее устройство может также содержать систему управления, предназначенную для управления перемещением текучей среды между амортизирующими элементами таким образом, чтобы относительной длиной амортизирующих элементов можно было управлять, регулируя количество текучей среды, перемещающейся между их камерами. В некоторых вариантах осуществления изобретения, содержащих более двух амортизирующих элементов, более чем два амортизирующих элемента могут сообщаться друг с другом по текучей среде.
Преимущество применения амортизирующих элементов для управления ориентацией колесной опоры заключается в том, что внешний элемент, в частности, механизм продольной балансировки, может быть исключен. Кроме того, амортизирующие элементы могут обеспечивать приложение большей силы к колесной опоре, чем альтернативные системы для управления ориентацией колесной опоры, в частности - механизм продольной балансировки. При этом ориентацией колесной опоры можно управлять даже в тех случаях, когда колесная опора испытывает большие нагрузки, в частности - под действием веса транспортного средства, которые применительно к воздушному судну могут превышать 30 тонн.
Преимущество применения амортизирующих элементов для изменения расстояния между колесной опорой и транспортным средством заключается в том, что по мере необходимости можно увеличивать или уменьшать клиренс транспортного средства. Так, например, в некоторых вариантах осуществления изобретения, в которых транспортное средство представляет собой воздушное судно, клиренс воздушного судна можно увеличивать во время посадки или взлета, когда существует опасность удара о землю хвостовой части воздушного судна.
В некоторых вариантах осуществления изобретения, колесная опора может содержать два или более колес, а система управления может обеспечивать подъем над землей по меньшей мере одного колеса, когда транспортное средство находится на земле.
В некоторых вариантах осуществления изобретения, колесная опора может содержать две или более групп колес, каждая из которых соединяется с осью, при этом система управления может обеспечивать подъем над землей по меньшей мере одной группы колес, когда транспортное средство находится на земле.
Система управления, обеспечивающая подъем над землей по меньшей мере одного колеса или одной группы колес, позволяет увеличить маневренность транспортного средства. Так, например, маневренность транспортного средства, в частности - воздушного судна, может быть увеличена за счет подъема над землей оси колесной опоры, чтобы обеспечить возможность выполнения транспортным средством более крутых поворотов. Это является особенно полезным, если колесная опора не имеет механизма рулевого управления, поскольку в этом случае уменьшаются силы, прилагаемые к колесной опоре, что может предотвращать закручивание амортизирующего устройства.
Согласно третьему аспекту изобретения обеспечено шасси воздушного судна, содержащее амортизирующее устройство в соответствии с первым или вторым аспектами изобретения.
Краткое описание чертежей
Ниже только в качестве примера приведено описание вариантов осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показаны:
фиг. 1 - схематическое изображение вида сбоку амортизирующего устройства шасси, известное из уровня техники,
фиг. 2 - схематическое изображение вида в поперечном разрезе корпуса амортизирующего устройства, известного из уровня техники,
фиг. 3 - схематическое изображение вида сбоку амортизирующего устройства согласно одному варианту осуществления изобретения,
фиг. 4 - схематическое изображение вида в поперечном разрезе корпуса амортизирующего устройства с фиг. 3,
фиг. 5 - схематическое изображение вида сбоку амортизирующего устройства с фиг. 3 в первом состоянии,
фиг. 6 - схематическое изображение вида сбоку амортизирующего устройства с активным управлением согласно одному варианту осуществления изобретения, и
фиг. 7а и 7b - схематические изображения видов в поперечном разрезе корпуса амортизирующего устройства согласно другому варианту осуществления изобретения.
Подробное раскрытие изобретения
На фиг. 1 показано амортизирующее устройство шасси воздушного судна, известное из уровня техники, обозначенное в целом позицией 10. Амортизирующее устройство имеет цилиндрический корпус 12, называемый также главной подвеской шасси. Первый конец цилиндрического штока 14 установлен с возможностью скольжения в канале, выполненном в корпусе 12. Второй конец штока 14, который расположен снаружи корпуса 12, соединяется с колесной опорой 16.
Колесная опора 16 содержит балку 18 тележки, а также первую и вторую оси 20, 22, соединенные с балкой 18 тележки, при этом первая и вторая оси 20, 22 служат опорами для первой и второй группы 24, 26 колес. Первая и вторая группы 24, 26 колес могут состоять из одного колеса или из нескольких колес.
Корпус 12 и первый шток 14 совместно образуют камеру, предназначенную для вмещения текучей среды. Указанная текучая среда может представлять собой жидкость, в частности - масло, или газ, в частности - воздух или азот. Камера может содержать, как газ, так и жидкость, например, может быть использована масляно-пневматическая амортизационная система.
Двухзвенник 30 соединяет шток 14 с корпусом 12, чтобы предотвратить относительный поворот между корпусом 12 и штоком 14.
Шасси воздушного судна содержит приводное устройство 32 механизма продольной балансировки. Приводное устройство 32 механизма продольной балансировки соединяется одним концом с балкой 16 тележки, а другим концом - со штоком 14 посредством механической связи, имеющей треугольную конструкцию. Приводное устройство 32 механизма продольной балансировки может представлять собой гидравлическое, пневматическое или электрическое приводное устройство.
На фиг. 2 показан вид в поперечном разрезе корпуса 12 амортизирующего устройства 10 с фиг. 1. В корпусе 12 выполнен один цилиндрический канал 34.
Продольная ось канала параллельна продольной оси корпуса. Цилиндрический шток 14 установлен с возможностью скольжения в канале 34.
При приложении крутящих нагрузок к штоку 14, в частности - силы, обозначенной стрелкой Т, может возникнуть поворот штока, который приведет к нежелательному повороту колесной опоры 16. Двухзвенник 30 предотвращает поворот штока 14 относительно корпуса 12.
На фиг. 3 показано амортизирующее устройство согласно одному из вариантов осуществления изобретения, обозначенное в целом ссылочным номером 50. Амортизирующее устройство 50 содержит цилиндрический корпус 52, который в некоторых вариантах осуществления изобретения может представлять собой главную подвеску шасси воздушного судна. В корпусе предусмотрен первый канал 54 и второй канал 56. Первый и второй каналы 54, 56 имеют цилиндрическую форму. Продольная ось первого канала 54 является, по существу, параллельной продольной оси второго канала 56. В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 3, первый и второй каналы имеют одинаковую длину и диаметр. Однако в других вариантах осуществления изобретения первый и второй каналы 54, 56 могут иметь различные формы, длину и/или диаметры.
Амортизирующее устройство содержит также первый шток 58, который имеет цилиндрическую форму и входит первым концом в первый канал 54. Размеры поперечного сечения первого штока 58 и первого канала 54 являются сопряженными для того, чтобы первый шток 58 мог свободно скользить внутри первого канала 54 вдоль продольной оси первого канала 54. Перемещение первого штока 58 ограничено посредством известных элементов, в частности, буртиком или концевым упором другого типа. Второй конец первого штока 58 выступает из первого канала 54. Второй конец первого штока 58 соединяется с колесной опорой 60.
Амортизирующее устройство содержит также второй шток 62, который имеет цилиндрическую форму и входит первым концом во второй канал 56. Размеры поперечного сечения второго штока 62 и второго канала 56 являются комплементарными, чтобы второй шток 62 мог свободно скользить внутри второго канала 56 вдоль продольной оси второго канала 56. Перемещение второго штока 62 ограничено посредством известных элементов, в частности - буртиком или концевым упором другого типа. Второй конец второго штока 62 выступает из второго канала 54. Второй конец второго штока 62 соединяется с колесной опорой 60.
Длина первого штока 58 больше, чем длина второго штока 62. Однако в других вариантах осуществления изобретения длина первого штока 58 может быть равной длине второго штока 62 или меньшей, чем она.
Диаметр первого штока 58 равен диаметру второго штока. Однако в других вариантах осуществления изобретения диаметр первого штока 58 может отличаться от диаметра второго штока 62.
Корпус 52 содержит первую часть 64 корпуса, в которой расположен первый канал 54. Первая часть 64 корпуса, первый канал 54 и первый шток 58 совместно образуют первый амортизирующий элемент. Корпус 52 содержит также вторую часть 66 корпуса, в которой расположен второй канал 56. Вторая часть 66 корпуса 52, второй канал 56 и второй шток 62 совместно образуют второй амортизирующий элемент. При этом первый и второй амортизирующие элементы образуют параллельное соединение между воздушным судном, с одной стороны, и колесной опорой 60, с другой стороны, таким образом, чтобы продольная ось первого канала имела, в целом, фиксированное взаимное положение относительно продольной оси второго канала.
Первая часть 64 корпуса и первый шток 58 совместно образуют первую камеру 68, предназначенную для вмещения текучей среды. Указанная текучая среда может представлять собой жидкость, в частности - масло, или газ, в частности - воздух или азот. Камера 68 может содержать как газ, так и жидкость, например, может быть использована масляно-пневматическая амортизационная система.
Вторая часть 66 корпуса и второй шток 62 совместно образуют вторую камеру 70, предназначенную для вмещения текучей среды. Указанная текучая среда может представлять собой жидкость, в частности - масло, или газ, в частности - воздух или азот. Камера 70 может содержать как газ, так и жидкость, например, может быть использована масляно-пневматическая амортизационная система.
Колесная опора 60 содержит балку 72 тележки, при этом первый и второй штоки 58, 62 соединяются с возможностью поворота с балкой 72 тележки таким образом, чтобы первый и второй штоки 58, 62 были расположены параллельно друг другу. Колесная опора 60 содержит также первую и вторую оси 74, 76, которые соединяются с балкой тележки и служат опорой для первой и второй группы колес 78, 80. Первая и вторая группы колес могут состоять из одного колеса или из нескольких колес 78, 80.
Для специалистов в данной области техники очевидно, что в вариантах осуществления изобретения могут быть использованы колесные опоры любых пригодных типов. Так, например, в некоторых вариантах осуществления изобретения, колесная опора может содержать одно колесо или группу колес, имеющих ось, к которой могут быть присоединены первый и второй штоки.
На фиг. 4 показан вид в поперечном разрезе корпуса 52 с фиг. 3. При этом можно видеть, что крутящей силе Т, действующей на первый шток 58, противодействует второй шток 62. Таким образом, предотвращается поворот колесной опоры 60, поскольку первый и второй штоки 58, 62 соединяются с колесной опорой 60.
На фиг. 5 показано амортизирующее устройство 50 в первом состоянии. В показанном здесь примере первое состояние соответствует амортизирующему устройству 50, которое не испытывает нагрузки от транспортного средства. Длина первого амортизирующего элемента отличается от длины второго амортизирующего элемента, когда амортизирующее устройство находится в первом состоянии. Длина амортизирующего элемента может быть равна расстоянию по оси от второго конца штока амортизирующего элемента до конца корпуса, предназначенного для соединения с транспортным средством. В примере, показанном на фиг. 5, длина первого штока 58 больше, чем длина второго штока 62. Первый и второй каналы 54, 56 имеют равную длину, в то время как первая и вторая части 64, 66 корпуса, также имеют равную длину. Поэтому длина первого амортизирующего элемента больше, чем длина второго амортизирующего элемента, когда амортизирующее устройство находится в первом состоянии. При этом балка тележки удерживается в наклонном положении, в котором вторая группа колес 80 расположена ближе к корпусу, чем первая группа колес 78.
Однако, в некоторых вариантах осуществления изобретения амортизирующие элементы различной длины можно получить за счет различия других размеров амортизатора, в частности - длины канала, или за счет того, что первый шток и первый канал имеют диаметры поперечного сечения, отличающиеся от диаметров поперечного сечения второго штока и второго канала. Дополнительно или альтернативно, амортизирующие элементы могут иметь различные уровни или различные типы амортизирующей текучей среды в первой и второй камерах 68, 70.
На фиг. 6 показан вариант осуществления изобретения, в котором можно активно управлять длиной амортизирующих элементов, чтобы изменять ориентацию балки тележки, и, таким образом, исключить необходимость применения механизма продольной балансировки. Амортизирующее устройство 90 показано в первом состоянии, в котором вес транспортного средства не действует на амортизирующее устройство 90. Компоненты 92-120 амортизатора 90 соответствуют компонентам 52-80 амортизатора 50, показанного на фиг.5, и поэтому не раскрываются здесь подробно.
Амортизатор 90 дополнительно содержит блок 122 управления, который обеспечивает управление клапаном 124. Клапан 124 сообщается по текучей среде с первой и второй камерами 108, 110 посредством трубы 126. Таким образом, прохождением потока текучей среды между двумя камерами можно управлять посредством блока 122 управления. В некоторых вариантах осуществления изобретения клапан 124 может представлять собой ограничительный клапан, предназначенный для ограничения на различных уровнях потока текучей среды, проходящего через трубу 126. Специалистам в данной области техники известно множество подходящих конструкций клапанов и блоков управления, которые не описываются здесь подробно в целях краткости изложения.
В примере, показанном на фиг. 6, общее количество текучей среды в первой и второй камерах 108, 110 остается постоянным, при этом система управления управляет частью общего количества текучей среды, присутствующей в каждой камере в любой данный момент времени. Однако очевидно, что в других вариантах осуществления изобретения можно обеспечить гидравлическую связь между одним или более резервуарами с текучей средой с одной или обеими камерами 108, 110. В этом случае текучая среда может проходить в одну или обе камеры 108, 110 из одного или более резервуаров через один или более клапанов, управляемых одним или более блоками управления. Любая пригодная система управления может быть использована для того, чтобы изменять длину одного или обоих амортизирующих элементов с целью изменения ориентации балки 72 тележки. Пример схемы управления для подачи текучей среды в амортизатор раскрыт в документе US 6120009A со ссылкой на фиг. 3.
В раскрытых вариантах осуществления изобретения используется несколько амортизирующих элементов, однако, в других вариантах осуществления изобретения амортизирующее устройство 130, 140, как показано на фиг. 7а и 7b, состоит из одного штока 134, 144 и канала, имеющих некруговые поперечные сечения, чтобы предотвратить поворот штока в корпусе 132, 142. Так, например, канал и/или шток могут иметь один из следующих профилей: эллиптический, прямоугольный или в виде восьмерки. При этом удлиненный шток 134, 144 может быть установлен с возможностью скольжения в канале, чтобы обеспечить осевое перемещение, и может иметь некруговой профиль, способный контактировать с каналом так, чтобы предотвратить поворот штока относительно корпуса.
Изобретение раскрыто выше со ссылками на один или более предпочтительных вариантов осуществления, однако, очевидно, что различные изменения и модификации могут быть внесены в него без отклонения от объема изобретения, который определяется прилагаемой формулой изобретения. При этом термин «содержит» может означать «включает в себя» или «состоит из» и поэтому не исключает присутствия элементов или операций, отличающихся от указанных в каком-либо пункте формулы изобретения или в описании в целом. Тот факт, что определенные признаки изложены во взаимно отличающихся зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что комбинация этих признаков не может быть использована с успехом.