ПОДВИЖНАЯ ОПОРА СДВИЖНОЙ ДВЕРИ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Изобретение относится к конструкции узлов навески сдвижной двери, преимущественно летательного аппарата, например - сдвижной двери кабины вертолета, в частности, с тремя узлами навески.
Известны конструкции сдвижной двери наземного транспортного средства: Патент US №4157846, публ.1979 (фирмы General Motors); Патент US №4544198, публ.1985 (фирмы Nissan Motor); Патент ЕР №0102053, публ.1991, фирмы Nissan Motor; Патент ЕР №0206082, публ. 1990, фирмы Fiat Auto) с узлами навески в виде подвижных роликовых опор, удерживающих дверь в зацеплении с рельсовыми направляющими.
Конструкция хотя бы одного из трех узлов навески сдвижной двери автомобилей содержит поворотную каретку с одним несущим, т.е. воспринимающим вес двери, роликом с горизонтальной осью вращения, который взаимодействует с горизонтальной полкой направляющей, и двумя направляющими роликами с вертикальной осью вращения, которые взаимодействуют с вертикальными боковыми стенками направляющей и позволяют двери перемещаться как по линейным участкам рельсовых направляющих, так и по их концевым участкам, отогнутым в направлении дверного проема. Конструкция другого узла (обычно верхнего) из трех узлов навески может включать только один направляющий ролик для исключения перекосов при перемещении двери по направляющим.
Конструкции подвижных опор узлов навески, описанные выше, отличаются громоздкостью, сложностью, большим количеством элементов и значительным весом узлов навески.
Известна конструкция сдвижной двери летательного аппарата (фирмы Sikorsky) с наружным расположением кронштейнов узлов навески (Патент US №6189833, 2001), причем два верхних узла навески имеют подвижные опоры в виде пары опорных несущих роликов, установленных на общей горизонтальной оси, и направляющего ролика, установленного на вертикальной оси, а подвижная опора нижнего узла навески имеет только направляющий ролик. При этом каждая из трех направляющих, по которым перемещаются ролики подвижных опор узлов навески, имеют дугообразные концевые участки, обращенные к дверному проему.
К недостаткам конструкции можно отнести также сложность, большое количество деталей и значительный вес подвижных опор таких узлов навески, а также наружное расположение узлов навески такой сдвижной двери, что может оказывать негативное влияние на аэродинамические характеристики вертолета.
Известна конструкция направляющего устройства сдвижной двери автомобиля (французских фирм Peugeot и Citroen, Патент ЕР №0401081, 1990), в котором на кронштейне (4), шарнирно связанном с корпусом двери, установлена система из трех роликов (6, 7 и 8), оси которых составляют вершины равностороннего треугольника. Один из роликов (6) перемещается по внутренней поверхности направляющего рельса (10), образованного рукавом перевернутого «и»-образного профиля (2). Два других ролика (7 и 8) перемещаются по внешней поверхности этого рельса. Конец рельса, отогнутый к внутренней части автомобиля по кривой, соответствующей радиусу ролика (6), является упором по окончании хода ролика (6), который при этом становится осью поворота кронштейна (4), поворот которого доводит дверь до положения полного закрытия. Таким образом, система трех роликов в сочетании с шарнирно закрепленным рычагом образуют направляющий механизм, участвующий в плоскопараллельном движении двери между ее открытым и закрытым положениями. При этом расположенные на вертикальных осях ролики системы (6, 7 и 8) при взаимодействии их с вертикальной стенкой направляющей воспринимают радиальную нагрузку, а выполнение ролика (6) округлой, бочкообразной формы и наличие опорного (отогнутого в сторону оси ролика и скругленного по форме ролика) участка профиля направляющего рельса (10) позволяют установленному на вертикально расположенной оси ролику (6) такой подвижной опоры воспринимать своей боковой поверхностью не только радиальную, но и осевую составляющую нагрузки от веса двери.
Наиболее близким по конструкции подвижных опор аналогом по отношению к заявляемой конструкции является техническое решение по упомянутому выше патенту №0401081. К недостаткам конструкции следует отнести многодетальность и значительные вес и габариты такой подвижной опоры сдвижной двери.
Задачей заявляемого изобретения является уменьшение габаритов и веса, упрощение конструкции, а также повышение надежности подвижной опоры, предназначенной для узлов навески сдвижной двери летательного аппарата, за счет уменьшения числа элементов узла и изменения схемы установки роликов.
Поставленная задача решена за счет того, что в подвижной опоре сдвижной двери летательного аппарата, содержащей кронштейн, установленный на корпусе двери, и систему роликов, установленных на кронштейне и взаимодействующих с направляющей, причем один из роликов опирается своей рабочей боковой поверхностью на опорный участок профиля направляющей с восприятием осевой составляющей нагрузки, - на оси, совпадающей с осью вращения этого ролика, установлен второй ролик системы, при этом первый и второй ролики взаимодействуют с противолежащими стенками направляющей, а кронштейн закреплен на корпусе двери жестко.
Ролик, воспринимающий осевую составляющую нагрузки, выполнен коническим. Угол конусности ролика выполнен не менее 45°. При этом ролик, воспринимающий осевую составляющую нагрузки, может быть расположен ниже или выше второго ролика.
Выполнение подвижной опоры с двумя роликами, установленными по одной оси вращения, позволило сократить количество конструктивных элементов узла (упразднены третий ролик и две оси роликов из системы роликов устройства-аналога, а также и шарнирный узел крепления кронштейна к корпусу двери). Это позволяет снизить вес подвижной опоры, а с учетом использования двух таких узлов навески, и вес двери в целом, а также уменьшить габариты узлов и повысить надежность конструкции.
Предложенная схема установки роликов между собой и относительно профиля рельсовой направляющей, а также жесткое крепление кронштейна к корпусу двери обеспечивают постоянный контакт боковых рабочих поверхностей роликов с ответными рабочими поверхностями соответствующих элементов профиля направляющей, в том числе и на скругленном концевом участке направляющей, что обеспечивает возможность «чистого» (без перекосов) прохождения подвижной опорой и, соответственно, дверью дугообразного концевого участка направляющей.
Кроме того, конструкция заявляемого устройства отличается компактностью. Наличие в узле только двух роликов, компактно расположенных с внутренней стороны профиля направляющей, позволяют существенно сократить габариты устройства.
Ось роликов и стенки рельсовых направляющих могут располагаться вертикально. Однако, вследствие значительной кривизны обводов фюзеляжа в месте расположения проема двери, оси вращения роликов узлов навески могут незначительно отклоняться от вертикального положения, оставаясь параллельными для всех трех узлов навески, для обеспечения плоскопараллельного перемещения двери.
Благодаря форме роликов и профиля направляющей, а также установке цилиндрического ролика с соответствующим зазором ролики постоянно контактируют своей боковой поверхностью с соответствующими противолежащими (находящимися по
разные стороны от оси роликов) стенками направляющей (одна из которых имеет опорный участок, например, в виде кромки ребра или наклонной полки). При этом ролики вращаются при перемещении по направляющей в разные стороны, изменяя направление вращения при изменении направления перемещения по направляющей. Благодаря конусной форме одного из роликов обеспечивается постоянное поджатие второго ролика к стенке направляющей.
Ролик, воспринимающий осевую (направленную вдоль оси ролика) или в общем случае вертикальную составляющую нагрузки на подвижную опору от веса двери, который в устройстве-аналоге выполнен бочкообразным, может быть выполнен любой приемлемой формы, в частности: со скругленным переходным участком от цилиндрической боковой к нижней кольцевой поверхности, образующим рабочую контактную поверхность, или с конусным участком, т.е. такой формы, при которой его рабочая боковая поверхность контактирует с ответным опорным участком профиля направляющей с восприятием осевой составляющей нагрузки. Предпочтительной является конусная форма рабочей поверхности ролика с углом конусности не менее 45°.
Другой ролик, воспринимающий радиальную нагрузку и установленный на той же оси (или на оси, установленной по оси вращения конического ролика), может быть выполнен цилиндрическим со скругленными гранями. Такая скругленная боковая поверхность ролика обеспечивает при работе узла компенсацию возможных монтажных перекосов и исключает заклинивания при аварийном сбросе двери.
Соответственно, профиль направляющей может быть выполнен любой приемлемой формы, например, «С»-образным или «U»-образным, с опорным рабочим участком профиля: например, отогнутым участком, благодаря чему направляющая будет иметь продольную полку со скругленной или плоской контактной поверхностью; или скругленный или срезанный выступ, образующий продольное рабочее контактное ребро направляющей для конусного ролика; и с боковой стенкой, параллельной оси роликов, взаимодействующей с цилиндрическим роликом, но расположенными по разные стороны относительно оси вращения роликов (вследствие чего ролики вращаются в разные стороны) и обеспечивающими наличие зазора между цилиндрическим роликом и противолежащей вертикальной стенкой направляющей.
Предложенную конструкцию целесообразно использовать в качестве подвижной опоры среднего и/или нижнего из трех узлов навески сдвижной двери летательного аппарата. Ролики в общем случае конструктивно установлены на одной оси, которая расположена преимущественно близко к вертикальному положению и параллельно с осями аналогично расположенных роликов других подвижных опор сдвижной двери. При
необходимости один из роликов может быть выполнен заодно с осью. В зависимости от общей схемы узлов навески сдвижной двери и места установки конкретного узла в общей схеме навески выбирают вариант подвижной опоры с расположением ролика, воспринимающего составляющую нагрузки, направленную по его оси, над или под роликом, воспринимающим нагрузку радиальную.
В частности, такое расположение роликов, когда воспринимающий осевую составляющую нагрузки ролик, установлен выше ролика, воспринимающего радиальную нагрузку, целесообразно использовать при выполнении нижней подвижной опоры двери, когда направляющую, например, «U»-образного профиля, требуется утопить относительно плоскости пола кабины летательного аппарата. В этом случае ролик, воспринимающий осевую составляющую нагрузки, может быть выполнен коническим, а «U»-образный профиль направляющей может, например, иметь ответный скругленный выступ, образующий продольное рабочее опорное ребро направляющей.
Среднюю подвижную опору сдвижной двери целесообразно выполнить с расположением ролика, воспринимающего осевую составляющую нагрузки, ниже ролика, воспринимающего радиальную нагрузку, при «С»-образном профиле направляющей с отогнутым участком, образующим рабочую продольную полку для конусного ролика.
Выполнение средней и нижней опоры предлагаемой конструкции обеспечивает надежное зацепление и перемещение сдвижной двери летательного аппарата, вес которой обычно не превышает 15 кг.
Конструкция подвижной опоры сдвижной двери летательного аппарата поясняется чертежами, на которых изображено:
На фиг.1 - общий вид сдвижной двери с тремя подвижными опорами и с тремя рельсовыми направляющими;
На фиг.2 - вид сверху на нижнюю подвижную пору в двух положениях: на прямолинейном участке направляющей и в конечном положении на отогнутом ее участке при закрытом положении двери;
На фиг.3 - вид «А» фиг.1.
Два примера выполнения заявляемого устройства: в качестве средней и нижней подвижной опоры представлено на изображенной сдвижной двери вертолета с тремя узлами навески.
Сдвижная дверь 1 имеет три узла навески, выполненные в виде подвижных опор: верхней подвижной опоры 2, средней подвижной опоры 3 и нижней подвижной опоры 4 (фиг.1), которые находятся в зацеплении и взаимодействуют, соответственно, с
направляющими 5, 6 и 7. Верхняя 5 и нижняя 7 направляющие установлены в плоскости дверного проема, а средняя направляющая 6 - на внешней поверхности фюзеляжа 9 в направлении открытия сдвижной двери 1. Все направляющие лежат в параллельных плоскостях и оканчиваются дугообразными участками 10 (фиг.1, 2)
Подвижная опора 2 верхнего узла сдвижной двери (фиг.3) традиционно и в представленном примере имеет только один установленный на кронштейне 11 ролик 12, который взаимодействует с наружной боковой стенкой «П»-образной направляющей 5 и воспринимает радиальную нагрузку.
Средняя и нижняя подвижные опоры 3 и 4 (фиг.1, 2) выполнены в соответствии с предлагаемой конструкцией, и каждая из них содержит кронштейн 13 или 14 (все кронштейны жестко закреплены на корпусе 15 двери) и два ролика 16 и 17 (фиг.3), установленные на оси 18 или 19, которая закреплена на конце кронштейна 13 или 14.
Опоры 3 и 4 содержат по одному цилиндрическому ролику 17 со скругленными ребрами, который находится внутри соответствующей направляющей 6 или 7 между ее вертикальными стенками, и по одному ролику 16 с конической боковой поверхностью. Угол конусности «α» ролика 16 должен быть не менее 45°, что позволяет (при весе двери около 15 кг) создать достаточную радиальную составляющую от воздействия веса двери на боковую конусную поверхность ролика 16, которая прижимает цилиндрический ролик 17 к противоположной стенке направляющей 6 или 7. Предложенное выполнение опор 3 и 4 с двумя роликами 16 и 17 на одной оси обеспечивает надежное сцепление двери с направляющими и постоянное качение роликов по всей длине направляющих 6 и 7 как на прямолинейных участках, так и на отогнутых концевых участках направляющих. Взаимное расположение роликов 16 и 17 на осях 18 или 19, соответственно, средней и нижней опор 3 и 4 определяется условиями эксплуатации опоры (фиг.3). Нижняя направляющая 7 под нижнюю опору 4 закреплена на пороге гладкого настила ниже пола, что определило верхнее расположение конусного ролика 16 на оси 19 и конфигурацию направляющей. Профиль направляющей 7 нижней подвижной опоры 4 выполнен с опорной кромкой для конусной боковой поверхности конического ролика 16. Ролик 16 установлен относительно противоположной стенки профиля направляющей 7 с гарантированным зазором «а» (фиг.3), а цилиндрический ролик 17 - с зазором «б» (фиг.3).
Прямолинейный участок средней направляющей 6 закреплен снаружи силовой обшивки 20 фюзеляжа в положении, исключающем попадание атмосферных осадков на ее поверхности, контактирующие с роликами 16, 17 средней опоры 3. Отогнутые концевые участки 10 направляющей 6 расположены внутри перед дверным шпангоутом в нише, которую закрывает с наружной стороны двери кронштейн 13 средней опоры 3,
прикрепленный к наружной стороне двери, при ее закрытом положении. Опорный участок профиля средней направляющей 6 выполнен в виде отогнутого под углом 45° участка боковой стенки, а направляющая 6, таким образом, имеет полку для конусного ролика 16, расположенного в данном случае ниже цилиндрического ролика 17. Ролик 17 взаимодействует с вертикальной стенкой направляющей 6, расположенной по другую сторону относительно оси роликов 18.
Ось 19 роликов нижней опоры 4 работает на изгиб и сжатие, ось 18 верхней опоры 5 - на изгиб и растяжение, а ось верхней опоры - только на изгиб.
Конические поверхности роликов 16 средней и нижней опор постоянно находятся в контакте с ответными рабочими поверхностями направляющих 6 и 7. Сила веса двери, действующая на конусную поверхность роликов 16, раскладывается на две составляющие, вертикальную и горизонтальную (или осевую и радиальную относительно роликов), а последняя - прижимает цилиндрические ролики 17 к соответствующей боковой стенке соответственной направляющей 6 или 7, постоянно обеспечивая хорошее сцепление с ней на всем протяжении движения двери из открытого положения в закрытое и обратно.
Работа подвижной опоры сдвижной двери заключается в следующем. При закрытом положении двери все ролики трех опор находятся на отогнутых участках направляющих и удерживаются от перемещения с помощью запирающего устройства двери (не показано). При этом наружная поверхность двери располагается заподлицо с наружной поверхностью летательного аппарата, а с внутренней стороны дверь прижимается к дверному проему закрепленными на ней по периметру резиновыми уплотнителями. При открытии двери ролики перемещаются на прямолинейные участки трех направляющих и обеспечивают движение двери над наружной обшивкой летательного аппарата с большим зазором. При этом оба ролика, конический и цилиндрический, нижней и средней опор вращаются в разные стороны, находясь в зацеплении с противоположными сторонами своих направляющих. При движении двери на закрытие ролики изменяют направление вращения на противоположное с обеспечением одинаковой степени сцепления их с направляющими, в том числе на концевом участке с радиусом округления.
Таким образом, предлагаемая конструкция подвижной опоры обеспечивает плоскопараллельное перемещение двери на протяжении всей траектории ее движения и одновременно позволяет уменьшить габариты и вес узлов навески сдвижной двери летательного аппарата. Упрощение конструкции и сокращение числа элементов узлов навески повышает надежность работы сдвижной двери.