УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОНТАЖА КОНСТРУКЦИЙ ВЕРТОЛЕТОМ

Устройство относится к авиационной технике, в частности, к подвесному оборудованию вертолетов, обеспечивающему выполнение строительно-монтажных работ (СМР), например, монтажа конструкций.
Известно устройство для монтажа конструкций вертолетом, включающее систему внешней подвески, содержащей верхний замок вертолета, вертлюг, суммирующее звено с двумя сходящимися к нему связями, к которым присоединена траверса с грузовыми канатами на концах, и систему азимутальной ориентации груза, выполненную в виде траверсы с прикрепленными гибкими связями, свободные концы которых присоединены к исполнительным механизмам привода (патент РФ №2136547, кл. 6 B64D 09/00, 1996). Такое исполнение ориентирующей системы обеспечивает ограниченные углы поворота траверсы по азимуту: теоретически не более ±80°, а практически ±60°, что бывает недостаточным при выполнении монтажа конструкций на фундамент. Поэтому при неблагоприятном или изменившемся направлении ветра над местом монтажа возможны непроизводительные полеты из-за необходимости возврата вертолета на грузовую площадку для переподцепки конструкций, чтобы согласовать их с фундаментом по азимуту. Несмотря на указанный недостаток, за более 20 лет эксплуатации этого устройства, установленного на вертолете Ми-26, смонтированы сотни опор ЛЭП и три телебашни способом наращивания. Из-за того, что были возвраты вертолета после неудачных попыток монтажа, проводились работы по совершенствованию устройства с целью увеличения угла поворота груза по азимуту.
Известно другое устройство для монтажа конструкций вертолетом, наиболее близкое по технической сущности к заявляемому и являющееся прототипом. Оно является модернизированным вариантом первого аналога и включает систему внешней подвески, содержащую верхний замок вертолета, вертлюг, суммирующее звено с двумя сходящимися к нему связями, к которым присоединена траверса с грузовыми канатами на концах, и систему азимутальной ориентации траверсы, выполненную в виде кольца, соединенного с траверсой посредством рамы и расположенных на ней двух шарниров с возможностью колебаний кольца вокруг продольной и поперечной осей траверсы, кольцо снабжено с внешней стороны канавкой, в которую уложены витки гибких связей (тяговых тросов) привода, свободные концы которых присоединены к исполнительным механизмам, установленным на вертолете, на кольце смонтирована каретка, взаимодействующая с внутренней поверхностью кольца с возможностью качения по ней и снабженная с внешней стороны кольца отклоняющими блоками для гибких связей, выходящих из канавки (патент РФ №2176011, кл. 7 Е04Р 12/34 и B64D 01/22, 1998). Это устройство может обеспечить повороты груза по азимуту до ±360°, но выявленный при испытаниях недостаток препятствовал выполнению реальных полетов на СМР. На переходных режимах, при ослаблении тяговых тросов возможно нестабильное положение кольца. Это может быть в полете при разгоне вертолета, когда груз встречным потоком отклоняется назад, или, наоборот, при снижении скорости полета, когда груз по инерции отклоняется вперед и бортоператор вынужден ослабить тяговые троса во избежание их разрыва. В этих случаях кольцо может отклониться от рабочей плоскости (в которой расположены тяговые троса при натяжении), как в продольной, так и в поперечной плоскостях вокруг двух взаимно перпендикулярных шарниров на раме. При больших отклонениях кольца не всегда возможно включение привода на его поворот из-за нерасчетных положений некоторых узлов. Тогда не было найдено реальное решение проблемы, поэтому дальше испытаний дело не продвинулось.
Задачей предлагаемого технического решения является доработка прототипа за счет совершенствования взаимосвязи кольца с другими узлами для улучшения его стабилизации и повышения работоспособности устройства в целом. При наличии дополнительных взаимосвязей обеспечена реальная возможность поворота конструкций по азимуту на необходимый угол (вплоть до полного оборота и более) и возможность завершения монтажа груза при любых изменениях направления ветра над монтажной площадкой без полетов на переподцепку. Техническим результатом является повышение производительности вертолета на СМР.
Предлагаемое устройство для монтажа конструкций вертолетом, как и прототип, включает систему внешней подвески, содержащую верхний замок вертолета, вертлюг, суммирующее звено с двумя сходящимися к нему связями, к которым присоединена траверса с грузовыми канатами на концах, и систему азимутальной ориентации траверсы, выполненную в виде кольца, соединенного с траверсой посредством рамы и расположенных на ней двух шарниров с возможностью колебаний кольца вокруг продольной и поперечной осей траверсы. Кольцо снабжено с внешней стороны канавкой, в которую уложены витки гибких связей привода, свободные концы которых присоединены к исполнительным механизмам, установленным на вертолете, на кольце смонтирована каретка, взаимодействующая с внутренней поверхностью кольца с возможностью качения по ней и снабженная с внешней стороны кольца отклоняющими блоками для гибких связей, выходящих из канавки. Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что введены дополнительные упругие связи между кольцом, рамой и суммирующим звеном, причем концы одних упругих связей прикреплены к кольцу и к раме около продольных шарниров траверсы, а концы других упругих связей прикреплены к раме около поперечных шарниров и к суммирующему звену, обеспечивая стабилизацию кольца на всех режимах работы устройства и при любом положении траверсы по азимуту.
Кроме того, упругие связи могут быть выполнены в виде шнуровых резинотканных амортизаторов.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 - общий вид вертолета сбоку с устройством для монтажа конструкций; на фиг. 2 - вид на устройство для монтажа конструкций сверху (без вертолета); на фиг. 3 - устройство в рабочем и посадочном (тонкими линиями) положениях; на фиг. 4 представлена схема электросистемы двухзамковой внешней подвески.
Устройство для монтажа конструкций вертолетом 1, включает два основных узла: систему двухзамковой внешней подвески и систему азимутальной ориентации груза. Внешняя подвеска содержит верхний замок 2, с фиксируемым в нем наконечником 3, к которому посредством промежуточных звеньев присоединен вертлюг-токосъемник 4. К нему снизу подсоединено суммирующее звено 5, к которому прикреплены две связи 6 с присоединенной к ним траверсой 7. К концам траверсы 7 прикреплены грузовые канаты 8 с электрозамками 9 в нижних точках. Система азимутальной ориентации груза выполнена в виде кольца 10 и рамы 11, связанных с траверсой 7 посредством продольного шарнира 12 (его ось совмещена с продольной осью траверсы) и поперечного шарнира 14 (его ось поперек траверсы). Это обеспечивает карданный подвес кольца 10 относительно траверсы 7. Для ограничения возможных колебаний кольца 10 в двух плоскостях на шарнирах 12 и 14, в конструкцию устройства дополнительно введены две группы упругих связей. Упругие связи 15 одними своими концами прикреплены к кольцу 10 и к раме 11 около продольных шарниров 12 траверсы. Концы упругих связей 16 прикреплены к раме 11 около поперечных шарниров 14 и к суммирующему звену 5. Кольцо 10 снабжено с внешней стороны канавкой 17, в которую уложены витки двух гибких связей 18. Одни концы обеих гибких связей 18 закреплены на кольце 10 и навиты на нем в противоположных направлениях, а другие концы подсоединены к приводным механизмам, например, к двум лебедкам 19. При одинаковой длине витков от левой и правой ветвей гибких связей 18, запасованных на кольцо 10, обеспечены одинаковые углы поворота кольца, как по часовой, так и против часовой стрелки. Например, при намотке по одному витку с обеих ветвей обеспечиваются углы поворота кольца 10 в диапазоне +360°.
Кроме того, на кольце 10 может быть смонтирована каретка 20 с отклоняющими блоками 21, размещенными вне кольца 10 у его канавки 17. Гибкие связи 18 после выхода из канавки 17 огибают блоки 21, что обеспечивает увеличение угла охвата кольца 10 обеими ветвями гибких связей 18. Каретка 20 с помощью роликов 22 имеет возможность перекатывания по внутренней поверхности кольца 10.
Для управления из кабины электрозамками 9 (отцепкой) предусмотрена электросистема двухзамковой внешней подвески, в которую входят коробка управления 24, пульт управления 25, вертлюг-токосъемник 4 и соединяющие их электрокабели 26 (фиг. 4). С целью повышения надежности одновременной отцепки обоих электрозамков 9 от груза 23 в электросистеме проложены два параллельных комплекта электрокабелей, а на пульте 25 предусмотрены две кнопки 27: "основной сброс груза" и "дублирующий сброс".
Устройство работает следующим образом. После взлета вертолета 1 и зависания над грузом, например, над конструкцией 23, траверсу 7 ориентируют так, чтобы совместить грузозахваты - электрозамки 9 со строповочными узлами груза. Этого достигают включением лебедок 19 во встречных направлениях. Кольцо 10, благодаря шарнирам 12 и 14 под действием усилия в тянущей ветви - гибкой связи 18 отклоняется от горизонтального положения, а благодаря возможности поворота всей внешней подвески на вертлюге-токосъемнике 4, поворачивается по азимуту на необходимый угол в плоскости действующих сил - в плоскости расположения гибких связей 18. При этом траверса 7 поворачивается в горизонтальной плоскости (фиг. 3). Такая кинематика обеспечивается наличием разнесенного карданного узла. При этом число витков тянущей (активной) ветви гибкой связи 18 в канавке 17 уменьшается (свивается), а число витков от пассивной ветви - другой гибкой связи 18 увеличивается (навивается). Изменение направления действия лебедок 19 приводит к перематыванию витков на кольце 10 в обратном порядке, и оно вращается в противоположном направлении. Упругие связи 15 и 16 не препятствуют этому, изменяя свою длину в соответствии с изменяющимся углом наклона кольца 10 при его повороте, но не давая ему совершать наклоны на большие углы из-за роста сил упругости. Крутящий момент от кольца 10 через шарниры 12, 14 и раму 11 передается на траверсу 7, которая занимает необходимое положение по азимуту, например, вдоль продольной оси вертолета (см. фиг. 1 и фиг. 3). После наведения электрозамков 9 на строповочные узлы на грузе вручную производят его подцепку к ним.
После подцепки и подъема груза 23 с земли его транспортируют к месту монтажа. Возмущающие моменты, пытающиеся вывести груз из заданного положения в полете, через канаты 8 передаются на траверсу 7, которая через шарниры 12, 14 и раму 11 передает их на кольцо 10. Повороту последнего препятствует одна или обе ветви гибких тяг 18. В результате положение груза в полете стабилизируется. При ослаблении в полете гибких тяг 18 упругие связи 15 и 16 удерживают кольцо 10 в положении бликом к горизонтальному, и все узлы системы азимутальной ориентации груза находятся в работоспособном положении.
При зависании вертолета 1 с грузом 23 над местом монтажа, например над фундаментом, устраняют рассогласование между фактическим и проектным положением груза. Включением лебедок 19 во встречных направлениях производят натяжение обеих ветвей гибких тяг 18, одна из которых сматывается, а другая - наматывается на кольцо 10. При необходимости груз поворачивают на угол меньше или больше 180°. Например, при смене направления ветра на противоположное (что часто бывает в горах) в процессе монтажа необходимо развернуть вертолет против ветра и чтобы вернуть груз 23 в необходимое положение над фундаментом может потребоваться его поворот на угол до 360°. После согласования груза с фундаментом снижением вертолета 1 устанавливают груз 23. Закончив установку груза на фундамент, из кабины вертолета нажатием одной из кнопок 27 пульта управления 25 производят отцепку от груза, открыв одновременно электрозамки 9, и направляют вертолет на посадку.
Перед посадкой устройство переводят из рабочего в посадочное положение, т.е. складывают так, чтобы оно принимало минимальные габариты и не препятствовало посадке вертолета. Для этого разворачивают траверсу 7 со сходящимися связями 6 и суммирующим звеном 5 поперек вертолета, чтобы оба грузовых каната 8 оказались в вертикальной поперечной плоскости вертолета. В таком положении траверсы 7 обе упругие связи 16 находятся в продольной плоскости вертолета, причем одна из них (задняя) расположена ближе к лебедкам 19, а другая (передняя) - спереди по полету. Затем, включив синхронно «на уборку» обе лебедки 19, гибкими тягами 18 подтягивают кольцо 10 под фюзеляж вертолета. В процессе подтягивания траверса 7 со сходящимися связями 6 отходят от вертикальной плоскости, а кольцо 10 поворачивается на продольном шарнире 12 изменяя свой угол, и постоянно находится в плоскости действия тяговых усилий в гибких тягах 18. В конечном положении кольцо 10 занимает положение близкое к горизонтальному (показано тонкими линиями на фиг. 3). При этом задняя упругая связь 16 вытягивается до максимума (суммарное усилие двух лебедок 19 достаточно), а противоположная - передняя упругая связь 16 сжимается до минимума (на фиг. 3 показана только часть ее). Вертолет производит посадку, укладывая оба каната 8 с электрозамками 9 на землю по обеим сторонам от вертолета.
Предлагаемая конструкция устройства надежно обеспечивает повышенные углы поворота устанавливаемой конструкции (до +360° и более, если это будет необходимо, например, при вворачивании груза в резьбовое гнездо). Это расширяет возможности по согласованию фактического положения груза на внешней подвеске вертолета с проектным при любом направлении ветра над монтируемым объектом в процессе монтажа. Благодаря введенным упругим связям 15 и 16, устройство сохраняет работоспособность на всех режимах работы, в т.ч. и на переходных. Устройство может использоваться на вертолетах с малым клиренсом (не более 0,5 м) на стоянке, например, на Ми-8, Ка-32 и Ми-26 (преимущественно). Электросистема двухзамковой внешней подвески обеспечивает повышение безопасности работ, особенно на высотных объектах, за счет одновременной отцепки обоих электрозамков от груза без участия людей.