МЕХАНИЗМ СДВИГА И ФИКСАЦИИ ФОНАРЯ
CANOPY DISPLACING AND LOCKING MECHANISM

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к системам, обеспечивающим эксплуатационное открытие-закрытие откидной части фонаря самолета и аварийный сброс фонаря.
Известна система закрытия фонаря или панели, описанная в патенте США №5137232. Она включает средства закрепления откидной части фонаря, состоящие из крюков, шарнирно закрепленных на откидной части фонаря, и соответствующим этим крюкам штырей, установленных на фюзеляже. Крюки соединены общим валом, который вращают с целью закрытия или открытия фонаря. При нормальной эксплуатации вал поворачивают с помощью мотора, и крюки выходят из зацепления со штырями или входят в него. При нормальном открытии после отпирания крюков фонарь поднимают с помощью привода, а при закрытии - опускают с помощью этого привода (гидроцилиндра), после чего запирают крюки поворотом вала. При катапультировании вал поворачивается из-за зажигания пиротолкателей. Для быстрого удаления откидной части фонаря от самолета на ней установлены ракетные двигатели. Таким образом, эта система включает несколько механизмов: один для запирания средств закрепления (механизм поворота вала), другой - для подъема и опускания фонаря (гидроцилиндр), третий - для удаления фонаря при сбросе (ракетные двигатели).
Недостаток этого решения заключается в том, что из-за наличия нескольких механизмов усложняется эксплуатационное обслуживание и увеличивается вероятность отказа.
Известна система управления открытием-закрытием фонаря самолета, описанная в патенте РФ №2255878. Она содержит подвижную часть, состоящую из откидной части, подвески и средств прикрепления откидной части к подвеске, а также средства закрепления откидной части на фюзеляже. В корпусе подвески размещены звенья, тяги, направляющие и другие элементы, соединенные так, что в эксплуатационном режиме под действием привода (пневмогидроцилиндра) подвеска поднимается или опускается вместе с откидной частью фонаря. В аварийном режиме при подаче высокого давления в пневмополость пневмогидроцилиндра, который выполнен с разрывным штоком, этот шток разрывается и совершает движение на большее расстояние, в результате чего средства прикрепления откидной части к подвеске расцепляются, и откидная часть фонаря улетает под действием импульса от штока пневмогидроцилиндра.
Эта система предназначена для такой конфигурации кабины, где имеется подвеска, которая шарнирно закреплена на фюзеляже, а открывание фонаря происходит путем поворота подвижной части (т.е. откидной части и подвески, соединенных жестко в процессе открывания), относительно оси закрепления подвески на фюзеляже. При сбросе откидной части фонаря подвеска остается соединенной с фюзеляжем и со штоком пневмогидроцилиндра. Такое решение не применимо для сдвижного фонаря, т.е. такой конфигурации кабины, где подвеска отсутствует, а фонарь отрывается-закрывается вследствие скольжения (сдвига) подвижной части фонаря вдоль направляющих, закрепленных на фюзеляже.
Наиболее близким к предлагаемому решению является механизм сбрасываемого фонаря сдвижного типа, описанный в GB 576200 (то же US 2424834), предназначенный для сдвига подвижной части фонаря при нормальной эксплуатации и сброса подвижной части фонаря при катапультировании. Этот механизм содержит закрепленные на фюзеляже направляющие, по которым может скользить подвижная часть фонаря. Имеются средства закрепления подвижной части на фюзеляже, содержащие выполненные в виде находящихся на фюзеляже скоб и находящихся на подвижной части крюков, которые зацепляются за скобы в закрытом состоянии фонаря, а также замковые элементы (по одному на каждую пару, состоящую из крючка и скобы), в закрытом состоянии фонаря удерживающие крюки зацепленными за скобы. Замковые элементы соединены с тягами, рычагами и тросами, которые, в свою очередь, соединены с рукоятками для открытия фонаря, установленными в кабине и снаружи. При необходимости открытия фонаря пилот тянет рукоятку, движение через рычаги, тяги и тросы передается к замковым элементам, которые освобождают крюки. Фонарь отпирается. Если открытие происходит на земле, пилот вручную сдвигает подвижную часть по направляющим. Если же открытие происходит в воздухе, подвижная часть уносится потоком воздуха.
Этот механизм предназначен для небольших легких самолетов, в которых подвижная часть фонаря имен небольшой вес, так что пилот может ручным усилием переместить ее, а также она может быстро улететь от потока воздуха. Такой механизм не может быть использован для большого самолета, когда подвижная часть фонаря имеет такой вес, что пилот не может ее переместить приемлемыми усилиями, и она не может быстро улететь в аварийной ситуации без придания ей значительного импульса. Кроме того, наличие системы замковых элементов и тяг, соединяющих все эти элементы и проходящих по обоим краям фонаря, значительно увеличивает вес и уменьшает надежность механизма.
Задачей изобретения является обеспечение штатного открытия-закрытия сдвижной подвижной части фонаря тяжелого самолета и обеспечение возможности использования механизма штатного открытия-закрытия фонаря для сброса подвижной части фонаря при катапультировании без использования дополнительных средств для освобождения и сброса подвижной части, а также минимизации веса оборудования.
Задача решается с помощью механизма сдвига и фиксации фонаря, содержащего направляющие для скольжения подвижной части фонаря, закрепленные на фюзеляже, и средства для закрепления подвижной части фонаря на фюзеляже, отличающегося тем, что он содержит закрепленный относительно фюзеляжа привод, а также замок, корпус которого установлен на подвижной части фонаря, а ответная часть замка - в соответствующем месте фюзеляжа, замок содержит звенья, шарнирно соединенные одними концами с корпусом замка, а другими шарнирно соединенные с рамой, которая с другой стороны шарнирно соединена с ползунами, имеющими возможность перемещения в направляющих пазах корпуса, на раме установлена с возможностью вращения ось, на которой жестко закреплена качалка, шарниром соединенная со штоком упомянутого привода, на упомянутой оси закреплены также крюки, при закрытом фонаре входящие в зацепление с секторами, установленными на упомянутых звеньях, на раме имеются толкатели, ответная часть замка содержит неподвижные упоры и подпружиненные упоры, установленные так, что упомянутые ползуны находятся между неподвижными и подпружиненными упорами в закрытом положении фонаря, упомянутые подпружиненные упоры могут продавливаться под действием упомянутых толкателей, замок содержит также устройство фиксации замка в открытом состоянии.
Устройство фиксации замка в открытом состоянии содержит первые, вторые и третьи звенья, подпружиненную ось, установленную на упомянутом корпусе замка с возможностью вращения, и рычаги, жестко закрепленные на этой оси, одни концы первых звеньев шарнирно соединены с упомянутыми ползунами, а другие концы выполнены так, что в них могут скользить концы вторых звеньев, другие концы которых шарнирно соединены с концами третьих звеньев, другие концы которых, в свою очередь, жестко закреплены на упомянутой оси, установленной на корпусе замка, причем первые, вторые и третьи звенья установлены так, что в открытом состоянии замка они находятся на одной прямой и удерживаются так за счет подпружиненности упомянутой оси, упомянутые рычаги установлены так, что на них могут воздействовать упомянутые подпружиненные упоры.
Средства закрепления подвижной части на фюзеляже содержат установленные на фюзеляже захваты и установленные на подвижной части крюки, причем крюки входят в захваты в закрытом положении фонаря.
Привод выполнен в виде пневмоцилиндра, шток которого выполнен с возможностью разрыва при подаче давления, превышающего заранее определенную величину.
Предлагаемое решение позволяет с помощью одного движения привода (пневмоцилиндра) открывать или закрывать подвижную часть фонаря, установленную с возможностью скольжения относительно фюзеляжа. Механизм обеспечивает также открытие и сброс подвижной части при необходимости катапультирования. Предлагаемый механизм может быть использован для больших самолетов и, по сравнению с механизмами аналогичных самолетов, его вес значительно уменьшен за счет отсутствия множества замковых элементов и связанных с ними тяг и рычагов.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 показан фонарь кабины самолета в закрытом состоянии.
На фиг.2 в увеличенном масштабе изображен фрагмент фиг.1 со средствами закрепления фонаря на фюзеляже.
На фиг.3 показан фонарь кабины в штатном открытом состоянии.
На фиг.4 показана схема замка предлагаемого механизма в закрытом состоянии.
На фиг.5 показана схема замка предлагаемого механизма в штатном открытом состоянии.
Фонарь самолета состоит из козырька 1 и подвижной (откидной) части 2. Козырек 1 не изменяет своего положения относительно фюзеляжа 3.
Понятия «спереди» и «сзади» привязаны к фюзеляжу самолета таким образом: расположение ближе к носу самолета считается «спереди», расположение ближе к хвостовой части - «сзади».
Предлагаемый механизм содержит направляющие 4 для скольжения подвижной части фонаря. Для уменьшения трения имеются ролики 5, установленные на подвижной части 2 с возможностью скольжения по направляющим 4 (см. фиг.1 и 2). Концы направляющих 4, которые ближе к хвосту самолета, выполнены открытыми для прохода роликов 5 при отсоединения подвижной части 2 от фюзеляжа 3. Это отсоединение происходит как при наземном обслуживании самолета, например ремонте, так и при катапультировании. В частности, эти концы направляющих 4 могут быть выполнены с изгибом для изменения траектории подвижной части 2 при катапультировании.
Предлагаемый механизм содержит также средства закрепления подвижной части 2 на фюзеляже 3. Они могут состоять, например, из захватов 6, установленных на фюзеляже 3, и крюков 7, установленных на подвижной части 2 так, что крюки 7 входят в захваты 6 в закрытом положении фонаря (см. фиг.2, 1).
Предлагаемый механизм содержит замок, корпус 14 которого установлен на подвижной части 2 фонаря (точнее - на ее центральном рельсе, который на чертежах не показан), а ответная часть (кронштейн 43) - в соответствующем месте фюзеляжа 3.
Механизм содержит также силовой привод, выполненный в виде пневмопилиндра 10. Привод (пневмоцилиндр 10) с одной стороны шарниром 12 закреплен относительно фюзеляжа 3. Шток 11 пневмопилиндра 10 шарниром 13 соединен с замком. В пневмоцилиндре 10 предусмотрен полный разрыв (расцепление) штока 11, т.е. шток 11 выполнен с возможностью разрыва при подаче повышенного давления (давления, превышающего заранее предопределенную величину) для сброса подвижной части 2.
Устройство и принцип действия замка пояснены фигурами 4 и 5. Замок имеет корпус 14, который закреплен на подвижной части 2. Замок содержит звенья 16, соединенные с корпусом 14 шарнирами 15. Звенья 16 имеют сектора 17. В замке имеется симметричная рама 19, с одной стороны шарнирами 18 соединенная со звеньями 16. В закрытом состоянии фонаря рама 19 и звенья 16 расположены примерно вдоль одной прямой, с небольшим перегибом. Имеются ограничители этого перегиба (упоры) на раме 19 и/или на звеньях 16. Для исключения перекосов оптимально, если имеются два звена 16, расположенные симметрично относительно плоскости симметрии самолета.
На раме 19 установлена с возможностью вращения ось 30 (т.е. на раме 19 имеются проушины 29, в которых установлена ось 30). В замке имеется качалка 31, жестко закрепленная на оси 30. Качалка 31 шарниром 13 соединена со штоком 11 пневмопилиндра 10. На раме 19 имеются упоры 32 для ограничения хода качалки 31. На оси 30 закреплены крюки 33, установленные так, что они входят в зацепление с секторами 17 в закрытом состоянии фонаря. Ось 30 подпружинена, т.е. на оси 30 жестко закреплены рычаги, пружинами 34 соединенные с рамой 19.
Рама 19 с другой своей стороны шарнирно (по осям 22) соединена с ползунами 21, имеющими возможность перемещения в направляющих пазах 20, которые имеются в корпусе 14 замка. Ползуны 21 жестко соединены с осями 22. Оси 22 лежат на одной прямой, т.е. являются продолжением друг друга, хотя выполнены как различные детали. В закрытом состоянии замка ползуны 21 упираются в задний край направляющих 20, а в открытом состоянии - в передний край.
Также замок содержит устройство фиксации замка в открытом состоянии. Оно содержит первые звенья 24, вторые звенья 44, третьи звенья 26 и подпружиненную ось 25, закрепленную в корпусе 14 замка с возможностью вращения, и рычаги 28. Одни концы первых звеньев 24 шарнирно соединены по осям 22 с ползунами 21. Другие концы звеньев 24 выполнены так, что в них могут скользить концы вторых звеньев 44, другие концы которых шарнирно соединены с концами третьих звеньев 26, другие концы которых, в свою очередь, жестко закреплены на оси 25. Первые звенья 24, вторые звенья 44 и третьи звенья 26 установлены так, что в открытом состоянии замка они находятся практически на одной прямой с небольшим перегибом, причем перегиб ограничен за счет того, что вторые звенья 44 упираются в третьи звенья 26 при бóльшем отклонении от прямой. Удержание замка в этом положении обеспечивается подпружиненностью оси 25. В свою очередь, подпружиненность оси 25 может быть обеспечена, например, за счет того, что звенья 26 пружинами 27 соединены с корпусом 14. При этом между первыми звеньями 24 и вторыми звеньями 44 имеется некоторый зазор величиной «а». Рычаги 28 жестко закреплены на оси 25. Для исключения перекосов оптимально, если имеются по два каждого из звеньев 24, 44, 26 и рычагов 28, и они расположены симметрично относительно плоскости симметрии самолета.
На раме 19 в ее задней части установлены толкатели 35.
Оси 22, 25 и 30, а также оси шарниров 12, 13, 15, 18 параллельны между собой.
Ответная часть замка (защелка), находящаяся на фюзеляже 3, представляет собой кронштейн 43, на котором установлены неподвижные упоры 36 и подпружиненные упоры 40, способные продавливаться под действием толкателей 35 замка и возвращаться затем в прежнее положение. Для синхронизации и надежности работы упоры 40 жестко соединены с валом 37, который, в свою очередь, жестко соединен с рычагом 38, который пружиной 39 соединен с кронштейном 43 ответной части замка. За счет этого достигается и «подпружиненность» упоров 40, т.е. их способность возвращаться в постоянное положение при снятии действия толкателей 35.
В описанном выше устройстве фиксации замка в открытом состоянии рычаги 28 установлены так, что на них могут воздействовать подпружиненные упоры 40, т.е. упоры 40 могут открывать это устройство фиксации замка при нажатии на рычаги 28.
Оптимально, если имеются по два каждого из описанных выше элементов 17, 20, 21, 28, 33, 35, 40, и они расположены симметрично относительно плоскости самолета.
Механизм работает следующим образом.
В закрытом положении фонаря ползуны 21 находятся между неподвижными упорами 36 и подпружиненными упорами 40. При этом ползуны 21 упираются в задний край направляющих пазов 20. Звенья 16 и рама 19 стоят вдоль прямой, с небольшим перегибом в сторону закрытия, и уперты друг в друга. Крюки 33 зацеплены за сектора 17. Крюки 7 находятся внутри захватов 6.
При открытии в начале хода штока 11 качалка 31 поворачивается, пока не достигнет соответствующего упора 32, и поворачивает ось 30. Из-за поворота оси 30 крюки 33 поднимаются над секторами 17, и рама 19 получает возможность вращаться относительно осей 22, лежащих на одной прямой. Под действием штока 11, передаваемого через ось 30, рама 19 тянет звенья 16, а вместе с ними и корпус 14, назад. Меняется угол между звеньями 16 и рамой 19. Корпус 14 перемещается, а вместе с ним перемещается и подвижная часть 2, поэтому направляющие пазы 20 перемещаются относительно ползунов 21. Крюки 7 выдвигаются из захватов 6.
Поворот рамы 19 приводит к тому, что толкатели 35 нажимают на подпружиненные упоры 40, которые временно утапливаются, поэтому ползуны 21 могут выйти из зацепления с упорами 40, а подвижная часть 2 может перемещаться вдоль направляющих 4.
Когда ползуны 21 упираются в передний край пазов 20 (см. фиг.5), расстояние между осями 22 и 25 становится максимальным (ось 25 отодвигается назад). Устройство фиксации замка в открытом состоянии фиксирует замок за счет того, что звенья 44 максимально выдвинуты из звеньев 24, и звенья 24, 44 и 26 вытянуты вдоль прямой линии (с небольшим перегибом, ограниченном упорами), а пружины 27 удерживают такое расположение звеньев. Это не дает замку расцепиться (т.е. звеньям 16 и раме 19 снова вытянуться вдоль прямой), т.е. замок таким образом фиксируется в открытом состоянии. При этом между первыми звеньями 24 и вторыми звеньями 44 имеется некоторый зазор величиной «а».
Теперь подвижная часть 2 перемещается вдоль направляющих 4 под действием штока 11, пока пневмоцилиндр 10 не окажется в своем крайнем положении. Максимальное расстояние, на которое таким образом может быть перемещена часть 2, определяется параметрами пневмоцилиндра 10. При максимальном выдвижении штока 11 ролики 5 остаются в пределах направляющих 4. Если движение штока 11 будет остановлено в промежуточном состоянии, то замок останется в сложенном состоянии, а подвижная часть 2 остановится в промежуточном положении.
В аварийной ситуации, при необходимости сброса подвижной части 2, в пневмопилиндр 10 будет подано давление, превышающее предопределенную величину, поэтому шток 11 расцепится, например, из-за открытия пантового замка или его разрушения. Подвижная часть 2 из-за имеющегося импульса движения продолжит двигаться по направляющим 4, потом ролики 5 выйдут из открытых концов направляющих 4, подвижная часть 2 отделится от самолета и полетит по инерции.
При закрытии фонаря шток 11 тянет качалку 31 в другую сторону и начинает ее тянуть. Сначала замок продолжает оставаться в открытом состоянии, удерживаясь устройством фиксации замка в открытом состоянии. Корпус 14 вместе с подвижной частью 2 перемещается вперед за счет скольжения роликов 5 по направляющим 4 до тех пор, пока ползуны 21 не подъедут к подпружиненным упорам 40. Ползуны 21 надавливают на подпружиненные упоры 40, опускают их и перемещаются дальше, оказываясь между неподвижными упорами 36 и упорами 40, которые приподнимаются под действием пружины 39 на вал 37.
К этому моменту рама 19 немного поворачивается, а звенья 44 перемещаются внутрь звенев 24, пока не выберется зазор «а». Толкатели 35 немного приподнимаются, позволяя приподняться подпружиненным упорам 40 выше, до такой степени, что они воздействуют на рычаги 28, закрепленные на оси 25. Под воздействием рычагов 28 ось 25 поворачивается, и звенья 26 отклоняются от прямой линии со звеньями 24 и 44. Это позволяет замку расцепиться, и ось 25, закрепленная на корпусе 14, может двигаться вместе с корпусом 14 вперед, перемещая подвижную часть 2 под действием привода (пневмоцилиндра 10).
Далее направляющие пазы 20 скользят относительно ползунов 21, рама 19 поворачивается относительно осей 22, поворачивая и звенья 16 до упора звеньев 16 в раму 19.
В конце перемещения крюки 33 поворачиваются и входят в зацепление с секторами 17, а крюки 7 вдвигаются в захваты 6. Процесс закрытия фонаря заканчивается.