УСТРОЙСТВО ДЛЯ АЗИМУТАЛЬНОЙ ФИКСАЦИИ ГРУЗА НА ВНЕШНЕЙ ПОДВЕСКЕ ВЕРТОЛЕТА

Устройство относится к авиационной технике, а именно к оборудованию летательных аппаратов, в частности, вертолетов, используемых при выполнении строительно-монтажных работ.
Известно устройство для азимутальной фиксации груза на внешней подвеске вертолета, включающее траверсу с грузовыми канатами на концах, соединенную с замком вертолета посредством сходящихся связей, и систему стабилизации траверсы, содержащую раму, выполненную в виде кольца с отверстиями. Траверса сопряжена с кольцом посредством штырей. К кольцу одним концом подсоединены амортизаторы, противоположные концы которых присоединены к передним и основным стойкам шасси, в результате чего кольцо поддерживается в горизонтальном положении (патент РФ №2015073, кл. B64D 1/22, 1991 г). Крепление амортизаторов оптимальной длины к передним стойкам шасси выполнено посредством тросов-удлинителей. Устройство обеспечивает свободу колебаниям груза в полете, как в продольном и поперечном направлениях, так и крутильным колебаниям по азимуту. При этом за счет диссипации (рассеивания) энергии в амортизаторах происходит успокоение всех колебаний и стабилизация груза по азимуту. Недостатком устройства являются большие габариты и сложность конструкции. Поэтому устройство может быть применено только на вертолетах с большим клиренсом, значительными колесной базой и колеей шасси (как, например, Ми-10К).
Наиболее близким по технической сущности, т.е. прототипом, является устройство для азимутальной фиксации груза на внешней подвеске вертолета, включающее траверсу с грузовыми канатами на концах, соединенную с замком вертолета посредством сходящихся связей, и систему стабилизации траверсы, содержащую амортизаторы (авт. свид. СССР №981206, кл. B66F 11/02, 1981). Амортизаторы одним концом присоединены к траверсе посредством рычага, жестко прикрепленного перпендикулярно к середине траверсы. Другим концом амортизаторы оптимальной длины прикреплены к передним стойкам шасси посредством тросов-удлинителей.
Недостаток известного устройства заключается в том, что амортизаторы прикреплены к траверсе не непосредственно, а с помощью дополнительного элемента - перпендикулярного рычага. К этому рычагу амортизаторы прикреплены под острым углом, что снижает эффективность стабилизации и фиксации груза. Использованная в прототипе схема крепления амортизаторов усложняет конструкцию и приводит к большим габаритам и массе устройства.
Задачей настоящего технического решения является устранение указанных недостатков и достижение нового результата, заключающегося в упрощении конструкции и обеспечении возможности размещения устройства для азимутальной фиксации груза на внешней подвеске вертолета в ограниченном по размерам пространстве на малогабаритных вертолетах. Одновременно будет обеспечено повышение эффективности стабилизации груза за счет передачи усилий от амортизаторов к траверсе под углами, близкими по величине к 90°.
Этот технический результат в устройстве для азимутальной фиксации груза на внешней подвеске вертолета, включающем траверсу с грузовыми канатами на концах, соединенную с замком вертолета посредством сходящихся связей, и систему стабилизации траверсы, содержащую амортизаторы с тросами-удлинителями, достигается тем, что амортизаторы одним концом прикреплены к основным стойкам шасси, а противоположным концом прикреплены к траверсе посредством тросов-удлинителей, причем на передних стойках шасси дополнительно установлены блоки, а тросы-удлинители огибают эти блоки.
Каждая сходящаяся связь и каждый грузовой канат могут быть присоединены к траверсе посредством фигурного болта, головка которого выполнена в виде вилки с отверстием, причем в вилку вставлено промежуточное звено с отверстием, закрепленное на конце троса-удлинителя, а в совмещенные отверстия промежуточного звена и вилки вставлен палец, соединенный гибкой связью с фюзеляжем вертолета.
Крепление каждого троса-удлинителя к траверсе может быть выполнено посредством пальца, соединенного гибкой связью с фюзеляжем вертолета. Длина гибкой связи больше расстояния от пальца до фюзеляжа и подобрана так, что обеспечивает надежное сопряжение пальца с вилкой при работе устройства в режиме стабилизации траверсы в полете (когда устройство подсоединено к закрытому замку вертолета) и их разъединение при открывании замка вертолета.
На чертежах представлено предлагаемое устройство:
на фиг.1 представлен общий вид вертолета с предлагаемым устройством, вид сбоку в полете с грузом;
на фиг.2 - общий вид вертолета снизу с устройством (грузовые канаты и сходящиеся связи, присоединенные к траверсе, не показаны);
на фиг.3 - узел А на фиг.1.
Перед выполнением строительно-монтажных работ предлагаемое устройство устанавливают на вертолет 1.
Устройство включает внешнюю подвеску и систему стабилизации траверсы.
Внешняя подвеска содержит траверсу 2, на каждом конце которой имеется проушина с отверстием, в которое вставлен фигурный болт 3 и закреплен шайбой 4 и гайкой 5 (фиг.3). Головка фигурного болта выполнена в виде вилки 6 с перпендикулярным отверстием. С помощью фигурного болта 3 к каждому концу траверсы присоединены грузовой канат 7 и сходящаяся связь 8. Противоположные концы сходящихся связей 8 соединены у вертлюга 9, который подцеплен к замку 10 вертолета. Таким образом внешняя подвеска подсоединена к замку 10 вертолета. Грузовые канаты 7 снизу снабжены грузозахватами, например электрозамками 11.
Система стабилизации траверсы 2, содержит два амортизатора 12, каждый из которых прикреплен одним концом к оси 14 основной стойки шасси, а другим - к тросу-удлинителю 15. Амортизаторы 12 могут быть выполнены в виде одного или нескольких элементов, например, резинотканных шнуров, пружин и т.п. К осям 16 передних стоек шасси прикреплены блоки 17. Каждый трос-удлинитель 15, после огибания соответствующего блока 17 и изменения направления почти на противоположное, присоединен к одному из концов траверсы 2 (рис.2). На конце каждого троса-удлинителя 15, соединяемом с траверсой, установлено промежуточное звено 18 в виде кольца, скобы и т.п. После сопряжения промежуточного звена 18 с зевом вилки 6 их замыкают между собой посредством пальца 19, вставленного в отверстия вилки 6 и промежуточного звена 18. Палец 19 с помощью шайбы 20 и штифта 21, выполненного из мягкого материала (например, алюминиевой проволоки), фиксируется в вилке 6 от непроизвольного выхода из отверстия вилки. К верхней части пальца 19 присоединена гибкая связь 22, прикрепленная к фюзеляжу вертолета 1. Длина гибкой связи 22 больше расстояния от пальца 19 до фюзеляжа, поэтому в исходном положении, когда замок 10 закрыт, она прослаблена, т.е. не натянута. Кроме того, длина гибкой связи 22 имеет запас, рассчитанный на колебания и повороты траверсы 2 в полете. В результате обеспечено как надежное сопряжение пальца 19 с вилкой 6 при работе устройства в режиме стабилизации траверсы в полете, так и их разъединение при открывании замка 10.
Устройство работает следующим образом.
Перед взлетом вертолета 1 устройство находится в нерабочем (посадочном) положении, в котором из-за отсутствия вертикальной нагрузки на траверсу 2 (т.к. груз еще не подцеплен), каждый амортизатор 12 имеет минимальную длину. В результате перетекания тросов-удлинителей 15 на блоках 17 и за счет приложения к обоим концам траверсы 2 усилий от амортизаторов 12, траверса 2 со сходящимися связями 8, вертлюгом 9 и замком 10 подтягиваются в направлении к передним стойкам шасси. Поэтому устройство в таком положении может размещаться в небольшом просвете (клиренсе) между фюзеляжем и поверхностью стояночной площадки.
После взлета вертолета 1 посадочное положение устройства сохраняется, но грузовые канаты 7 с электрозамками 11 принимают вертикальное положение. При этом амортизаторы 12 растягиваются на незначительную величину, достаточную для уравновешивания силы веса траверсы 2 с грузовыми канатами 7 и электрозамками 11. Этим устройство подготавливается к рабочему положению, которое оно занимает после подцепки груза. При подцепке груза и натяжении вертолетом грузовых канатов 7 под действием силы тяжести груза (см. фиг.1) траверса 2 вместе со сходящимися связями 8, вертлюгом 9 и замком 10 располагаются в плоскости, проходящей через ось подвеса груза, т.е. через ось несущего винта вертолета. В таком рабочем положении устройства амортизаторы 12 растянуты на половину рабочего хода и обеспечивают исходное (поперечное) положение траверсы 2 относительно продольной оси вертолета 1.
1
2
1
2
Подцепленный груз транспортируют вертолетом 1 к месту монтажа. При возникновении в полете колебаний груза устройство обеспечивает их гашение и стабилизацию груза. Например, если аэродинамические силы разворачивают груз по азимуту, то вместе с ним происходит поворот всей внешней подвески на вертлюге 9 вокруг оси подвеса на некоторый угол, в т.ч. и траверсы 2 (на рис.2 эти положения траверсы изображены тонкими сплошными и штриховыми линиями). При поворотах траверсы 2 из исходного положения происходит изменение длины амортизаторов 12. В более растянутом амортизаторе 12 действует наибольшая сила упругости, которая создает момент сопротивления, например M, стремящийся вернуть траверсу 2 в исходное положение, т.е. стабилизирующий момент. Если траверса 2 при возвращении прошла исходное положение, то более натянутым становится противоположный амортизатор 12, возросшая упругость которого создает стабилизирующий момент М, который действует до достижения траверсой исходного (поперечного) положения и выравнивания длины амортизаторов. Оба амортизатора обеспечивают затухание указанных крутильных колебаний, т.к. являются диссипативной системой. В результате динамического равновесия моментов M и М обеспечивается мягкая стабилизация груза и его фиксация по азимуту в заданном на земле положении.
При возникновении продольных и поперечных маятниковых колебаний груза в полете также обеспечивается его стабилизация за счет сил упругости амортизаторов 12. В процессе колебаний груза изменяется угол а между тросом-удлинителем 15 и горизонталью. При этом промежуточное звено 18 самоустанавливается в зеве вилки 6 в горизонтальной и вертикальной плоскостях в направлении тягового усилия от амортизатора 12 (т.е. работает как кардан).
При колебаниях подвески за счет слабины троса 22 палец 19 расположен в отверстии вилки 6 и обеспечивает надежное соединение тросов-удлинителей 15 и амортизаторов 12 с траверсой 2.
В случае необходимости аварийного сброса груза (например, при нештатной ситуации в полете) открывают замок 10. При этом за счет силы веса груза траверса 2 отдаляется от фюзеляжа, а гибкая связь 22 натягивается и при выборке слабины останавливает палец 19. При дальнейшем увеличении расстояния между фюзеляжем и траверсой 2 штифт 21 силой веса груза срезается, и палец 19 выходит из вилки 6, обеспечивая отсоединение от нее промежуточного звена 18 с тросом-удлинителем 15. В результате на вертолете 1 остаются амортизаторы 12 с тросами-удлинителями 15, промежуточными звеньями 18 и трос 22 с пальцами 19, а груз вместе с остальными узлами внешней подвески отделяются.
При штатном завершении этапа транспортирования и зависании над местом монтажа разворотом вертолета 1 устраняют рассогласование груза по азимуту с проектными отметками, например с фундаментом или предыдущей секцией конструкции. После установки груза в проектное положение производят отцепку грузовых канатов 7 с помощью электрозамков 11. Внешняя подвеска вертолета 1, включая замок 10, вертлюг 9, сходящиеся связи 8 с траверсой 2, под действием амортизаторов 12 возвращается в посадочное положение, а вертолет направляется за следующим грузом или на посадку.
В посадочном положении устройство не препятствует посадке вертолета с небольшой колесной базой и с малым клиренсом, например вертолета типа Ка-32. Устройство обеспечивает повышение безопасности полетов за счет возможности аварийного сброса груза с замка вертолета при нештатной ситуации (отказ двигателя и пр.).
Предлагаемое устройство не сложно по конструкции и, несмотря на малые габариты и массу, высокоэффективно, что проверено в летных испытаниях (груз успокаивается после двух-четырех затухающих колебаний). Повышение эффективности стабилизации груза обеспечено за счет передачи усилий от амортизаторов к траверсе под углами, близкими по величине к 90°.
Предлагаемое устройство из-за простоты сборки, обслуживания и эксплуатации, а также высокой надежности может использоваться как альтернатива более сложному оборудованию, например, устройствам для азимутальной ориентации груза, имеющим в своем составе приводы и исполнительные звенья.