Запорное устройство двери кабины
CABIN DOOR LOCKING DEVICE

Изобретение относится к авиации и может быть использовано в качестве запорного механизма дверей вертолетов и легких самолетов, в частности, в конструкции распашных дверей кабины экипажа.
Известна дверь кабины экипажа с легко открывающимся замком (патент CN 208122549, В64С 1/14, публ. 20.11.2018 г.), которая содержит корпус двери, на котором предусмотрена конструкция для отпирания, включающая в себя первый переключатель, первую структуру рычагов, верхний язычок замка и нижний язычок замка, первый переключатель и первая структура рычага расположены на внутренней стороне корпуса двери, и первый переключатель, управляющий расширением и сжатие верхнего фиксирующего язычка и нижнего фиксирующего язычка через соединительную конструкцию, в состав которой входят тяги передачи и соединительные детали. Верхний фиксирующий язычок и нижний фиксирующий язычок сформированы на одном конце, близком к внешней стороне корпуса двери.
Известен Привод запирающего механизма аварийной двери самолета (патент RU 2664088, B64D 25/08, публ. 15.08.2017 г.), который содержит приводной вал с элементом для присоединения исполнительного механизма, внутреннюю и наружную рукоятки, корпус наружной рукоятки, снабженный втулкой и элементами для закрепления на дверном полотне, фиксатор наружной рукоятки. При этом на первом конце приводного вала установлена внутренняя рукоятка, а его второй конец расположен во втулке. Привод также содержит наружный вал, палец, стакан с двумя сквозными соосными отверстиями, надетый на втулку с возможностью поворота и зафиксированный относительно нее эластичным фиксатором. Приводной вал проходит через осевое отверстие, выполненное в днище стакана. В торце внутреннего вала выполнены полость в виде глухого осевого отверстия и две поперечные прорези.
Известна сдвижная дверь грузовой кабины вертолета, запорный механизм которой принят за прототип (см. «Вертолет МИ-8. Техническое описание», М. - Машинстроение, 1970 г., стр. 16-17, рис. 16). Дверь содержит каркас и приклепанные к нему наружную и внутреннюю обшивки. Дверь снабжена двумя замками. В средней части расположен замок под ключ для запирания двери, который имеет внутреннюю и наружную ручки. В верхнюю часть двери вмонтирован штыревой замок для аварийного сбрасывания двери, снабженный внутренней и наружной ручками. Верхний замок связан тросом со средним замком, поэтому при срабатывании верхнего замка одновременно открывается щеколда среднего замка. На пассажирском вертолете наружная ручка аварийного сбрасывания сдвижной двери для удобства пользования установлена сзади, на одном уровне с основной ручкой открывания двери.
Недостатком известных устройств является недостаточный уровень безопасности, а именно отсутствует возможность сохранения запертого положения ранее запертой двери при разрушении одного из запорных элементов, а так же отсутствие перемещение двери внутрь проема при перемещении запорных элементов в направлении запирания.
Причиной, препятствующей получению указанного ниже технического результата при использовании известного запорного устройства, является отсутствие дополнительного запорного элемента, обеспечивающего сохранение запертого положения ранее запертой двери независимо от положения и целостности основных запорных элементов и управления дополнительным запорным элементом той же рукояткой ручного привода, а так же отсутствие направляющей поверхности на запорных элементах, за которую они, контактируя в процессе перемещения в положение «заперто» с плоскими неподвижно закрепленными на фюзеляже кронштейнами, подтягивают дверь внутрь проема.
Технической проблемой, решаемой заявляемым изобретением, является создание запорного устройства двери кабины, которое обеспечивает сохранение запертого положения ранее запертой двери после разрушения одного любого кинематического звена этого устройства согласно Авиационным правилам АП-29, а так же обеспечение обжатия уплотнений двери путем перемещения ее внутрь проема при запирании двери.
Технический результат изобретения заключается в повышении надежности запорного устройства и безопасности эксплуатации, улучшении эргономических и эксплуатационных характеристик запирающего устройства двери кабины экипажа.
Указанный технический результат достигается тем, что в запорном устройстве двери кабины экипажа, содержащем внутреннюю 1 и наружную 2 ручки, закрепленные на двери 3 и соединенные между собой тягой 4, которые связаны с запирающими элементами посредством системы кинематических звеньев, в соответствии с заявляемым изобретением, - внутренняя ручка 1 закреплена на кронштейне 10 с внутренней стороны двери 3, вал ручки наружной 2 закреплен на кронштейне 19, который установлен с внутренней стороны двери 3, при этом на кронштейне 19 также закреплены упор 6, нижняя щеколда 7, ключевая вставка 8, защелка 9, качалка 18, запирающие элементы выполнены в виде верхней 12 и нижней 7 щеколд, которые связаны между собой с помощью тяги 13, и защелки 9, снабженной опорным валиком 11, к валу ручки наружной 2 неподвижно закреплены рычаг 14 и качалка 15, к качалке 15 одним концом присоединена подпружиненная раздвижная тяга 16, которая другим концом связана с тягой 13, при этом к тяге 13 одним концом закреплена пружина сжатия фиксатора 17, которая другим концом закреплена на кронштейне 19.
Кроме того, на двери 3 установлена ключевая вставка 8.
При этом каждая из двух щеколд, верхняя 12 и нижняя 7, выполнены в виде клина, одна сторона которого перпендикулярна оси вращения соответствующей щеколды, а другая сторона скошена в направлении обреза соответствующей щеколды.
Размещение с внутренней стороны двери 3 внутренней ручки 1, которая размещена на кронштейне 10, а также вала ручки наружной 2, закрепленного на кронштейне 19, причем ручки 1 и 2 соединены между собой тягой 4 и связаны с запирающими элементами посредством системы кинематических звеньев, - направлено улучшении эргономических и эксплуатационных характеристик запирающего устройства двери кабины экипажа, т.к. обеспечено удобное расположение элементов для ручного управления пилотом изнутри кабины, а так же интуитивное управление снаружи.
Применение запирающих элементов, выполненных в виде верхней 12 и нижней 7 щеколд, которые связаны между собой с помощью тяги 13, и защелки 9, снабженной опорным валиком 11, а также закрепление рычага 14 и качалки 15 на валу ручки наружной 2, которая одним концом присоединена к подпружиненной раздвижной тяге 16, а которая другим концом связана с тягой 13, при этом к тяге 13 одним концом закреплена пружина сжатия фиксатора 17, которая другим концом закреплена на кронштейне 19, направлено на повышение надежности запорного устройства, безопасности эксплуатации т.к. запирающие элементы, две щеколды 9, 10 и одна защелка 11 кинематически являются независимыми по управлению и выполняемым функциям, а также снижается вероятность отказа запирающего механизма в целом, а также непреднамеренного открытия двери.
Выполнение верхней 12 и нижней 7 щеколд в виде клина улучшает эксплуатационные характеристики запирающего устройства, т.к. при их перемещении из открытого положения в закрытое дверь 3 затягивается по направлению внутрь проема и, тем самым, обжимает расположенные по ее периметру уплотнения.
Применение защелки 9 направлено на повышение надежности и безопасности эксплуатации, т.к. защелка 9 является дополнительным запорным элементом двери 3 в дополнение к щеколдам 7 и 12.
Изобретение поясняется чертежами:
- фиг. 1 - общий вид запорного устройства, смонтированного на распашной двери кабины экипажа, в закрытом положении (положение внутренней 1 и наружной 2 ручек обозначено цифрой I);
- фиг 2 - часть запорного устройства, содержащая защелку и пружины, препятствующие возвращению механизма в положение «открыто» под действие случайных сил и вибрации.
Запорное устройство двери кабины экипажа включает в себя внутреннюю 1 и наружную 2 ручки, закрепленные на двери 3 на кронштейне и соединенные между собой тягой 4 и связанные с запирающими элементами посредством системы кинематических звеньев. Вал ручки наружной 2 закреплен на кронштейне 19, который установлен с внутренней стороны двери 3. На кронштейне 19 также закреплены упор 6, нижняя щеколда 7, ключевая вставка 8, защелка 9. Внутренняя ручка 1 закреплена на кронштейне 10 с внутренней стороны двери 3. Плоская внутренняя ручка 1 и ее плоский кронштейн 10 расположены в кабине экипажа в соответствии с эргономическими требованиями к расположению органов управления.
Запирающие элементы выполнены в виде защелки 9, снабженной опорным валиком 11, и верхней 12 и нижней 7 щеколд, при этом упомянутые щеколды 12, 7 связаны между собой с помощью тяги 13 и разнесены вдоль вертикальной кромки двери 3.
Рычаг 14 и качалка 15 неподвижно закреплены к валу ручки наружной 2 и поворачиваются вместе с ней. Качалка 15 шарнирно соединена с раздвижной тягой 16, подвижная часть которой пружиной сжатия отжата в крайнее раздвинутое положение. Раздвижная тяга 16 непосредственно соединена со щеколдой нижней 7, а через составную тягу 13 со щеколдой верхней 12. Наличие раздвижной тяги 16 обеспечивает свободный ход ручки 2 и соединенной с ней ручки 1 без перемещения тяги 13.
Защелка 9 является дополнительным и независимым по отношению к щеколдам 12, 7 запирающим элементом двери 3, снабжена встроенной в нее пружиной сжатия (не показана), которая толкает ее в положение «закрыто». Защелка 9 снабжена опорным валиком 11, который расположен с угловым зазором от рычага 14. Защелка 9 выполнена в виде клина с одной скошенной гранью, которая при контакте с проемом двери образует угол значительно больше угла трения.
На кронштейне 19 одним концом закреплен фиксатор 17, снабженный пружиной сжатия, а другим концом он закреплен к тяге 13. При движении тяги 13, из одного крайнего положения в другое пружина фиксатора 17 переходит через максимально сжатое положение в одно из крайних рабочих и тем самым фиксирует механизм в том и другом крайних положениях. Качалка 18 закреплена на кронштейне 5 и своим плечом упирается в упор 6, и тем самым ограничивает перемещение механизма положением «заперто» щеколд 12, 7. (фиг. 1).
Запорное устройство снабжено ключевой вставкой 7 повышенной секретности, неподвижно закрепленной на кронштейне 19. Ее паз под специальный ключ расположен с наружной стороны двери 3. Механизм запорного устройства может быть заблокирован или разблокирован в зависимости от положения ключевой вставки 8.
Вставка ключевая 8 при одном крайнем положении конечного кинематического звена ее механизма, которое достигается путем поворота в это положение механизма вставки ключевой 8 специальным ключом, блокирует поворот ручки наружной 2, находящейся в положении I, и посредством этого, всего запорного устройства, находящегося в положении соответствующем закрытому и запертому положению двери 3. В другом крайнем положении конечного кинематического звена ее механизм не препятствует возможности поворота ручки наружной 2, и тем самым, позволяет манипулировать запорным устройством, таким образом, устройство разблокировано.
На окантовке проема распашной двери 3 по ее периметру эквидистантно контуру двери 3 расположены и неподвижно закреплены на окантовку проема обжимаемые уплотнения (не показано).
Ручки внутренняя 1 и наружная 2 могут занимать три фиксированных положения, которые обозначены на фиг. 1 обозначенные цифррами I, II, III, которые соответствуют трем положениям кинематических звеньев, и, как следствие, трем взаимным положениям запирающих элементов, верхней 12 и нижней 7 щеколд и защелки 9. Плоскости каждой из щеколд 12 и 7 выполнены в виде клина, одна сторона которого перпендикулярна оси вращения щеколд 12 и 7, а другая скошена в направлении обреза щеколд 12 и 7 соответственно. При повороте верхней 12 и нижней 7 щеколды одновременно из открытого положения в закрытое они перемещаются по траектории кругового сектора внутри ответного паза прямоугольной формы (не показано), расположенного на проеме двери 3. При этом дверь 3 затягивается по направлению внутрь проема и, тем самым, обжимает расположенные по ее периметру уплотнения.
При этом все запирающие элементы верхняя 12, нижняя 7 щеколды, подпружиненная защелка 9 приводятся в движение независимо друг от друга за счет ручного привода, посредством передачи движения кинематическими звеньями механизма запорного устройства от наружной 2 или внутренней 1 ручек, на которые пилот воздействует рукой. Таким образом, запирающие элементы защелка 9 и щеколды 7 и 12 функционируют независимо друг от друга.
При повороте пилотом ручки наружной 2 или внутренней 1 из положения I в положение III рычаг 14 выбирает зазор с валиком 11, входит в контакт с ним. Качалка 15 через раздвижную тягу 16 толкает составную тягу 13 и тем самым поворачивает щеколды 12, 7 из положения «закрыто» в положение «открыто». При этом раздвижная тяга 16 остается в раздвинутом положении, ее пружина преодолевает усилие пружины фиксатора 17. При движении составной тяги 13 пружина фиксатора 17 переходит через максимально сжатое положение в другое крайнее рабочее положение и тем самым фиксирует обе щеколды 12, 7 в положении «открыто».
Обе щеколды 12, 7 занимают положение «открыто» в другом крайнем положении механизма, при этом другое плечо качалки 18 упирается в упор 6. В то же время защелка 9 под действием встроенной в нее пружины остается в положении «закрыто». Таким образом, когда ручки 1 и 2 одновременно находятся положении III (фиг. 1) обе щеколды 12, 7 при этом находятся в положении «открыто», в то же время дверь 3 удерживается в положении «закрыто» защелкой 9. Тем самым защелка 9 является дополнительным запорным элементом двери 3 по отношению к верхней 12 и нижней 7 щеколдам.
Когда человек поворачивает ручку наружную 2 или внутреннюю 1 из положения III в положение II, рычаг 14 толкает валик 11 и отодвигает защелку от проема двери 3. При этом сжимается пружина раздвижной тяги 16, обеспечивая свободный ход качалки 15, и тем самым остальные кинематические звенья механизма не меняют своего положения. При таком положении ручек 1, 2 защелка 9 оттянута от зацепления с проемом двери 3 за счет перемещения опорного валика 11, неподвижно соединенного с защелкой 9, рычагом 14. Затем дверь 3 можно открыть, приложив усилие к наружной 2 или внутренней 1 ручке в направлении распахивания двери 3.
Если после распахивания двери 3 человек убирает руку с наружной 2 или внутренней 1 ручек запорного устройства, то под действием пружины на раздвижной тяге 16 обе ручки 1, 2 займут промежуточное положение III.
Запирание двери 3 выполняется переводом одной из ручек 1 или 2 из положения III в положение I, при этом качалка 16 через раздвинутую раздвижную тягу 17 потянет составную тягу 13 и повернет обе щеколды 12 и 7 в положение «закрыто». При этом обе щеколды 12 и 7 поворачиваются и входят в зацепление с ответными пазами детали (не показано), расположенной на проеме двери 3. В результате дверь 3 затягивается в дверной проем фюзеляжа, обжимая уплотнения.
При необходимости, после запирания двери 3 можно поворотом механизма вставки ключевой 8 специальным ключом блокировать вращение ручки наружной 2. Тем самым будет заблокирован весь запирающий механизм, что затрудняет несанкционированное проникновение в вертолет через дверь 3.
Таким образом обеспечивается эргономичное расположение наружной 2 и внутренней 1 ручек 1 и 2 на двери 3, удобное для управления пилотом как снаружи, так и изнутри кабины вертолета. За счет соединения между собой наружной 2 и внутренней 1 ручек посредством тяги 4 кинематические звенья механизма однозначно приводятся в движение либо от наружной 2, либо от внутренней 1 ручек. При этом все запирающие элементы, а именно, верхняя 12, нижняя 7 щеколды и защелка 11 кинематически являются независимыми по выполняемым функциям. Это соответствует требованиям Авиационных правил АП-29 §29.771, §29.783 и §29.809, а так же соответствующих параграфов FAR-29.
Согласно изобретению в конструкции содержится защелка 9, толкаемая встроенной в нее пружиной сжатия (не показана) в положение «закрыто» и содержащая относительно проема двери 3 ориентированную наружу плоскую поверхность и ориентированную внутрь клиновидную. Защелка 9, как и щеколды 12, 7 управляется вращением рукоятки ручного привода от ручек 1, 2, и имеет одну степень свободы, позволяющую ей под действием силы, являющейся силой реакции и действующей на ее клиновидную поверхность со стороны проема, продольно перемещаться при захлопывании двери 3 и возвращаться в исходное положение под действием пружины. Перемещение защелки в положение «открыто» происходит посредством воздействия рычагом 15 на неподвижно соединенный с защелкой опорный валик 14.
Тем самым в положении двери 3 «закрыто» защелка 9 контактирует с проемом двери 3 своей плоской поверхностью, что препятствовует самопроизвольному распахиванию двери 3. Основные запорные элементы выполнены в виде клиновидных поворотных щеколд 9, 10, одна плоскость которых перпендикулярна оси вращения, а другая скошена к свободному концу, и которые при повороте в положение «закрыто» скошенной частью скользят по плоской поверхности кронштейнов, неподвижно закрепленных на фюзеляже и тем самым перемещают дверь 3 внутрь проема, которая обжимает уплотнения.
Таким образом, защелка 9, фиксирующая дверь 3 в закрытом положении в результате захлопывания, является тем дополнительным запорным элементом, который фиксирует дверь 3 в закрытом положении независимо от положения и целостности основных запорных элементов. Две поворотные щеколды 12 и 7, которые при повороте в положение «закрыто» скользят по клиновидной поверхности неподвижно закрепленных на фюзеляже кронштейнов, подтягивают дверь 3 в штатное запертое положение, при котором обжимаются уплотнения двери 3, препятствующие проникновению внутрь кабины воды в капельном виде и пыли.
Управление каждым из трех независимо работающих запорных элементов осуществляется от ручного органа управления, либо ручки 1, либо ручки 2, имеющих только одну степень свободы, а конкретно, вращение относительно одной оси, расположенной перпендикулярно наружной поверхности двери в этом месте.
Использование заявляемого запорного устройства обеспечивает открытие-закрытие двери 3 изнутри и снаружи; исключается случайное несанкционированное открытие и одновременное санкционированное открытие запорного устройства одним движением руки пилота как изнутри, так и снаружи.
При этом для открытия снаружи необходимо повернуть наружную ручку 2 вниз, что является рефлекторным действием для человека. Дополнительное запирание двери запорным устройством реализуется сначала захлопыванием ее на пружинную защелку 9, потом дополнительным движением того же органа управления и введением в зацепление с дверным проемом двух щеколд 12 и 7.
Сохраняется запертое положение ранее запертой двери 3 при разрушении любого одного кинематического звена запорного устройства за счет установленных пружин. При запирании и движении двух клиновидных щеколд 12 и 7 по профилированной поверхности проема дверь 3 затягивается в упомянутый проем, обжимая уплотнения для предотвращения попадания воды и пыли в кабину.
Предлагаемая конструкция может быть также использована в механизмах запирания различных распашных дверей, к примеру, кабины экипажа, пассажирского салона либо грузовой кабины, в зависимости от места их установки на летательном аппарате.