ПРИМЕНЕНИЕ ПОДШИПНИКОВЫХ ОПОР ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ СТУПЕНЧАТЫХ ПРОЛЕТОВ В САМОЛЕТЕ
APPLICATION OF BEARINGS FOR ATTACHMENT OF STEP FLIGHTS IN AIRCRAFT

Настоящее изобретение относится к применению подшипниковых опор для крепления лестниц, в частности лестницы кабины, передней лестницы и задней лестницы в самолете, причем эти лестницы соединяют по меньшей мере две палубы.
В самолетах, имеющих более одной пассажирской палубы, такие палубы должны быть соединены друг с другом лестницами для обеспечения доступности на все палубы в любое время. Известные из уровня техники варианты применения подшипников для крепления лестниц к палубам самолетов имеют жесткую конструкцию. Это означает, что любое движение лестниц относительно друг друга, например вызванное деформациями фюзеляжа при маневрировании самолета, не может быть компенсировано таким креплением лестниц. Такие относительные перемещения обычно компенсируются достаточно упругой конструкцией лестниц во избежание переноса нагрузок с основной конструкции на лестницу.
Кроме того, коррекция допусков в случае производственных отклонений возможна только при больших расходах там, где существует жесткое крепление лестниц между палубами.
Целью изобретения является предложение применения движущейся подшипниковой опоры для лестницы в самолете между двумя палубами, чтобы компенсировать любые перемещения палуб относительно друг друга и в большой степени избежать передачи внешних нагрузок от основной конструкции на лестницу.
Эта цель достигается подшипниковой опорой, имеющей признаки по пункту 1 формулы изобретения.
Поскольку лестница поддерживается плавающим образом между по меньшей мере двумя палубами, для компенсации относительных перемещений палуб вследствие движений фюзеляжа самолета лестница не получает дополнительных нагрузок от основной конструкции, вызванных, например, деформациями фюзеляжа при маневрах.
Следовательно, лестница должна нести только функциональные нагрузки, которые создаются пассажирами вместе с своей массой лестниц.
Конструктивно дорогостоящая и увеличивающая массу упругая конструкция продольных балок и ступеней лестниц больше не требуется для компенсации любых перемещений палуб относительно друг друга. Предложенная подшипниковая опора не зависит от формы или геометрии лестницы и может использоваться в равной мере для прямых лестниц, винтовых лестниц или лестниц других форм.
Предлагаемая подшипниковая опора предпочтительно выполнена немного по-иному в продольном направлении фюзеляжа, как функция положения установки, так как деформации фюзеляжа, происходящие в области кабины, передней секции фюзеляжа и хвостовой секции, приводят к различным типам деформации. Так, деформации фюзеляжа, а следовательно и относительное перемещение палуб, которые должны быть компенсированы, имеют самую большую величину в области кабины, тогда как степень деформаций в направлении хвостовой секции фюзеляжа снижается. Величина относительных перемещений в передней секции фюзеляжа достигает промежуточных значений. Следовательно, предлагаемая подшипниковая опора предназначена для лестницы, расположенной в области кабины наиболее сочлененным и подвижным образом, тогда как подшипниковая опора лестницы в хвостовой области значительно менее подвижна. Подшипниковая опора передней лестницы занимает среднее положение в смысле шарнирного сочленения.
Согласно предпочтительной конструкции подвижной опоры, на обоих концах каждой лестницы предусмотрены по меньшей мере два подшипника.
Благодаря общему количеству четыре подшипника, которые расположены в угловых областях лестницы, достигается надежное соединение с верхней палубой и нижней палубой, поэтому деформации не могут иметь места.
Более того, для пассажиров, пользующихся лестницей, предусмотрен безопасный захват. Независимо от предложенной "плавающей" опоры лестниц, пользователь не должен иметь такого чувства, что лестницы раскачиваются при пользовании ими или что они значительно изменяют их пространственное положение, кроме небольшого прогиба, зависящего от нагрузки.
В случае лестниц для соединения более чем двух палуб и/или ступеней с большими продольными размерами может потребоваться увеличить количество подшипников и разместить их как опору, например, в центральной секции лестницы.
Дальнейшие преимущества подшипниковой опоры для лестниц между палубами в многопалубном самолете объяснены ниже.
На чертежах:
Фиг.1 - схематический вид сбоку двухпалубного самолета, имеющего область кабины с дополнительной палубой кабины, переднюю секцию и хвостовую секцию фюзеляжа, каждая из которых снабжена лестницей, поддерживаемой согласно изобретению;
Фиг.2 - вид лестницы кабины с направления стрелок по линии II-II на Фиг.1;
Фиг.3 - вид лестницы передней секции с направления стрелок по линии III-III на Фиг.1;
Фиг.4 - вид лестницы (винтовой) хвостовой секции с направления стрелок по линии IV-IV на Фиг.1;
Фиг.5 - иллюстративный вариант осуществления опоры с одной шарнирной опорой;
Фиг.6 - иллюстративный вариант осуществления опоры с двумя шарнирными опорами.
Одинаковые конструктивные элементы на чертежах обозначены одинаковыми ссылочными номерами.
На Фиг.1 приведен вид сбоку двухпалубного самолета с тремя лестницами, подсоединенными с помощью предложенной подшипниковой опоры между двумя палубами.
Двухпалубный самолет 1 имеет, помимо прочего, нижнюю палубу 2, верхнюю палубу 3 и дополнительную палубу 4 кабины 4.
Передняя лестница 5 и задняя лестница 6 служат для соединения, которое используется, в частности, для прохода пассажиров, между нижней палубой 2 и верхней палубой 3, тогда как лестница 7 кабины служит для доступа членов экипажа в область 8 кабины самолета 1 с нижней палубы 2. Лестницы 5, 7 выполнены в форме обычных прямых лестниц, тогда как лестница 6 является декоративной винтовой лестницей.
Независимо от их геометрической формы, лестницы 5-7 соединены с соответствующими палубами 2-4 самолета 1 посредством предлагаемой подшипниковой опоры в области верхнего и нижнего концов каждой лестницы. Однако степень подвижности лестниц 5-7 с подшипниковыми опорами изменяется, предпочтительно как функция места установки каждой из лестниц 5-7 по отношению к длине фюзеляжа самолета 1 (по х-оси).
Деформации фюзеляжа самолета наибольшие в области 8 кабины и в передней секции 9 фюзеляжа, тогда как деформации в задней секции 10 фюзеляжа обычно меньше. Следовательно, предлагаемая подшипниковая опора в области 8 кабины и в передней секции 9 фюзеляжа должна обеспечивать наибольшую подвижность или компенсационную способность. Эти деформации фюзеляжа самолета 1 создаются в основном при маневрах в полете и/или внешними аэродинамическими нагрузками, например, резкими порывами ветра.
Ориентация в пространстве представлена на всех чертежах системой координат 11. Кроме того, символы, использованные на Фиг.2-4 для подшипниковых опор идентичны.
На Фиг.2 показано изображение лестницы 7 кабины с направления стрелок по линии II-II на Фиг.1 (в направлении полета или в направлении х-оси).
Лестница 7 кабины имеет две продольные балки, между которыми расположены четыре ступени 14-17. Верхняя ступень 17 выполнена в показанном варианте осуществления отдельно, т.е. ступень 17 (выходная) расположена также как нижние ступени 14-16 между продольными балками 12, 13. Альтернативно, отдельная ступень 17 может быть заменена продлением палубы 4 кабины в этой области (так называемой платформой). Эта конструкция упрощает изоляцию лестницы 7 кабины от влаги, образующейся наверху. Эта конструкция также выгодная в случае других лестниц 5, 6. Для уплотнения лестницы 7 кабины относительно примыкающих сбоку компонентов 18, 19, уплотнения 20, 21 или уплотнительные полоски могут быть расположены в определенных областях на продольных балках 12, 13 лестницы.
Линейные световые элементы могут быть предпочтительно интегрированы в передние края ступеней 14-17 для повышения безопасности пользователей в темноте. Световые элементы предпочтительно имеют характеристики аварийного освещения на случай отсутствия бортового электропитания. Нижний конец 22 лестницы имеет два нижних подшипника 23, 24, которые образуют шарнирное соединение с нижней палубой 2. Нижние подшипники 23, 24 выполнены так, что предусмотрена способность поворота или вращения относительно х-оси, у-оси и z-оси системы координат 11 или осей поворота или вращения, идущих параллельно им. Эта способность поворота двух подшипников 22, 23 обозначена для каждого из них тремя двойными стрелками х', у', z'. Левый нижний подшипник 23 не может поглощать поступательные движения, т.е. смещения параллельно х-оси, у-оси и z-оси системы координат 11. Правый нижний подшипник 24 не может смещаться параллельно х-оси и z-оси, за исключением возможности смещения параллельно у-оси - что указано двойной стрелкой, обозначенной у, т.е. он жестко соединен с нижней палубой 2. Подшипники 23, 24 имеют шарнирную опору 25, 26, которая способствует упомянутой способности перемещения. Кроме того, правый подшипник 24 должен иметь линейный подшипник скольжения для возможности смещения параллельно у-оси. Вариант осуществления этого типа соединения более подробно объяснен в связи с описанием Фиг.5. В принципе, предлагаемая подшипниковая опора для лестницы может быть выполнена из стандартных промышленных подшипников, если они имеют упомянутую способность к перемещению.
На верхнем конце 27 лестницы имеются два верхних подшипника 28, 29, посредством которых достигается шарнирное соединение лестницы 7 с палубой 4 кабины. Каждый из подшипников 28, 29 имеет способность поворота относительно х-оси, у-оси и z-оси. В отношении поступательных движений, т.е. смещений параллельно х-оси, у-оси и z-оси системы координат 11, подшипники 28, 29 фиксированы. В отличие от нижних подшипников 23, 24, два верхних подшипника 28, 29 имеют две шарнирных опоры, которые не обозначены ссылочными номерами для упрощения чертежа, эти подшипники соединены так называемыми «стержнями», и в результате степень свободы подшипников 28, 29 на верхнем конце 27 лестницы выше чем степень свободы подшипников 23, 24 на нижнем конце 22 лестницы. Вариант осуществления конструкции таких подшипников 28, 29 также более подробно объяснен ниже в связи с описанием Фиг.6.
На Фиг.3 показано изображение передней лестницы 5 с направления, показанного стрелками по линии III-III на Фиг.1 (вид сзади в направлении полета).
Передняя лестница 5 имеет две продольные балки 30, 31, между которыми расположены несколько ступеней, которые подробно не описаны. На нижнем конце 32 лестница 5 соединена посредством нижних подшипников 33, 34 с нижней палубой 2. Нижние подшипники 33, 34 имеют такую же конструкцию, что и верхние подшипники 28, 29 лестницы 7 кабины. Оба подшипника поэтому позволяют поворотные и вращательные движения относительно х-оси, у-оси и z-оси системы координат 11. В отношении чисто скользящих (поступательных) движений нижнего конца 32 лестницы параллельно х-оси, у-оси или z-оси, нижние подшипники 33, 34 фиксированы. Кроме того, поперечный стабилизатор 35 расположен между двумя нижними подшипниками 33, 34 для того, чтобы гасить, в частности, поворотные движения нижнего конца 32 лестницы в направлении у-оси. Поперечный стабилизатор 35 расположен под углом 45°. Независимо от «плавающего» расположения подшипников, у пользователя лестницы отсутствует чувство, что он не имеет безопасной и прочной опоры.
Кроме того, верхний конец 36 передней лестницы 5 соединен с помощью двух верхних подшипников 37, 38 с верхней палубой 3. Конструкция двух верхних подшипников 37, 38 и поперечного стабилизатора 35 соответствует конструкции нижних подшипников 23, 24 лестницы 7 кабины 7. Два других подшипника 37, 38 могут вращаться или поворачиваться относительно всех трех осей системы координат 11. Кроме того, левый верхний подшипник 37 имеет способность поступательного перемещения параллельно у-оси, и правый верхний подшипник 38 может смещаться параллельно z-оси (перпендикулярно плоскости чертежа). В отношении всех остальных скользящих движений по другим осям системы координат 11 верхние подшипники 37, 38 фиксированы. Достаточное шарнирное соединение передней лестницы 5 обеспечивается четырьмя подшипниками 33, 34 и 37, 38, каждый из которых имеет различные возможности перемещения, чтобы можно было компенсировать все относительные перемещения между нижней палубой 2 и верхней палубой 3, при этом гарантируя прочную опору для пользователей. В данном случае расположение подшипников передней лестницы 5 обеспечивает приблизительно такую же способность перемещения и гибкость, что и расположение подшипников на лестнице 7 кабины. Передняя лестница 5 может иметь уплотнения в области продольных балок 30, 31, чтобы гарантировать уплотнение относительно примыкающих компонентов.
На Фиг.4 приведено изображение задней винтовой лестницы в направлении стрелок по линии IV-IV на Фиг.1.
Задняя лестница 6, в отличие от лестниц 5, 7, не является «прямой лестницей» а представляет собой «винтовую лестницу» с двумя спиралевидными продольными балками 39, 40, между которыми расположены несколько ступеней, которые не обозначены ссылочными номерами для упрощения чертежа. На нижнем конце 41 лестницы расположены два подшипника 42, 43 для соединения лестницы 6 с нижней палубой 2, и на верхнем конце 44 лестницы имеются два подшипника 45, 46 для соединения с верхней палубой 3.
Нижние подшипники 42, 43 выполнены с некоторым количество прижимных болтов, которые могут быть прикреплены к нижней палубе 2 в двух посадочных рельсах (не показаны). Каждый из подшипников 42, 43 предпочтительно имеет два прижимных болта. Посадочные рельсы представляют собой профили, стандартно используемые в авиации и имеющие приблизительно U-образное поперечное сечение, в которых прижимные болты могут быть закреплены с одинаковым интервалом, например, приблизительно 2,54 см. Верхние подшипники 45, 46 могут быть выполнены с вилкообразными скобами, крепящимися к верхней палубе 3, которые жесткие в области верхнего конца 44 лестницы и при необходимости соединены промежуточными элементами с возможностью посадки для коррекции допусков с задней лестницей 6.
В отличие от расположений подшипников, описанных выше, два нижних подшипника 42, 43 и верхний подшипник 46 выполнены неподвижными, т.е. вращательные перемещения и/или поступательные перемещения лестницы 6 в трех подшипниках 42, 43, 46 относительно осей и/или параллельно осям системы координат 11 невозможны. Только верхний левый подшипник 45 выполнен так, что он может быть смещен параллельно у-оси системы координат 11. Более того, подшипник 45 также является фиксированной связью между верхней палубой 3 и задней лестницей 6. Эта пониженная способность к перемещению, по сравнению с расположениями подшипников, описанными выше, не ухудшает качества работы, поскольку в хвостовой области фюзеляжа самолета между нижней палубой 2 и верхней палубой 3 деформации обычно меньше, чем в передней секции фюзеляжа.
С одной стороны задняя лестница 6 имеет винтовую конструкцию по эстетическим причинам, а с другой стороны винтовая конструкция лестницы 6 позволяет экономить место по сравнению с прямой лестницей. Более того, винтовая конструкция допускает повышенную гибкость продольных балок 39, 40 лестницы, которые, поэтому, способны более легко поглощать относительные смещения между нижней палубой 2 и верхней палубой 3. Кроме того, продольные балки 39, 40 выполнены упругими, по меньшей мере на отдельных секциях, чтобы усилить винтообразный эффект.
На Фиг.5 показан вариант осуществления подшипниковой опоры с одним шарнирным соединением для формирования подшипника для одной из вышеописанных лестниц.
Подшипник 47 имеет, помимо прочего, вилкообразную скобу, посредством которой подшипник 47 крепится к верхней палубе 3. Шарнирная опора 50 соединена с вилкообразной скобой 48 посредством стопорного болта 49. Шарнирная опора 50 заходит в проушину 51. Шарнирная опора 50, выполненная в сферической форме, позволяет осуществлять поворотные движения относительно х-оси и z-оси. Из-за несущего расположения шарнирной опоры 50 на стопорном болте 49 также возможна способность поворота или вращения относительно у-оси системы координат 11. Подшипник 47 соединен с концом лестницы проушиной 51. Подшипник 47 также имеет стопорные элементы (стопорные кольца, прокладки, промежуточные подшипники и т.д., которые не показаны на чертежах), посредством которых осевой люфт (например, параллельно у-оси) ограничен заданными значениями, если в подшипнике 47 не требуется возможности совершать поступательные движения. Для достижения возможности к перемещению параллельно х-оси между скобой 48 и верхней палубой 3 может быть предусмотрено дополнительное скользящее соединение.
Например, если подшипник 47 должен допускать возможность смещения параллельно у-оси в дополнение к способности поворота относительно трех осей, шарнирная опора 50 может, например, быть расположена с возможностью смещения на требуемую длину по стопорному болту 49. Подшипник 47 может, например, использоваться для соединения верхних подшипников 37 с передней лестницей 5 (см. Фиг.3). Проушина 51 имеет устройства (не показаны) для возможности продольной регулировки в направлении z-оси, чтобы компенсировать, например, производственные допуски компонентов при монтаже лестниц. Шарнирная опора 50 предпочтительно не требует смазки в течение всего срока службы.
На Фиг.6 показан возможный вариант осуществления подшипника как двойного шарнира.
Подшипник 52 содержит, помимо прочего, две шарнирных опоры 53, 54, которые выполнены аналогично шарнирной опоре 50 (см. Фиг.5). Шарнирные опоры 53, 54 содержат сферические шаровые сочленения, которые могут располагаться, по меньшей мере в некоторых областях, в соответствующем приемной гнезде сферической формы. Каждая шарнирная опора 53, 54 допускает поворотные движения относительно х-оси, у-оси и z-оси системы координат 11. В данном варианте осуществления шарнирные опоры 53, 54 соединены полым цилиндрическим стержнем 55, концы 56, 57 которого снабжены внутренней резьбой (левой и правой), предпочтительно выполненной в противоположных направлениях. Оба конца 56, 57 стержня 55, в отличие от изображения на чертеже, предпочтительно имеют конусную форму. Проушина 58, 59 ввинчивается в каждый из концов 56, 57, в котором располагается с возможностью поворота головка одной из шарнирных опор 53, 54. Лестница соединена в области первого конца 56 стержня 55 со стопорным болтом 60, который соединен посредством скобы (не показана) с одной из палуб 2-4. Другой конец 57 стержня 55 соединен с одним концом лестниц 5-7 и поддерживается стопорным болтом 61, который в свою очередь введен в скобу (не показано).
В данном случае возможность перемещений (вращений и смещений в пространстве относительно трех осей или по трем осям) отдельных подшипников выбирают, в частности, как функцию установочного положения лестниц 5-7, согласно основных положений, указанных в связи с описанием Фиг.1-4. В принципе, подшипники с разной способностью к перемещению могут быть объединены друг с другом в любом сочетании.
Продольная регулировка подшипника 52 для коррекции производственных размерных допусков выполняется путем вращения полого цилиндрического стержня 55 относительно его продольной оси, т.е. относительно z-оси системы координат 11. Продольная регулировка может быть зафиксирована от случайных изменений, например, с помощью двух стопорных гаек 62, 63 или других запорных средств (стопорные пальцы, блокирующие зажимы и т.п.). Два нижних подшипника 33, 34 и поперечный стабилизатор 35 передней лестницы 5, а также верхние подшипники 28, 29 лестницы 7 кабины, предпочтительно выполнены также как подшипник 52, описанный выше (см. Фиг.3).
Варианты осуществления подшипников 47, 52, схематически показанные на Фиг.5, 6, представляют только одну возможную конструкцию из многих возможных. В плавающем расположении подшипников лестниц двухпалубного или многопалубного самолета могут использоваться любые стандартные промышленные соединения, но они должны иметь возможности к перемещению (степени свободы), которые требуются согласно настоящему изобретению.
Предлагаемая подшипниковая опора для лестниц не ограничена применением в пассажирских самолетах. Напротив, плавающее расположение подшипников лестниц может использоваться для соединения нескольких палуб в самолете любого типа, в частности в грузовых или транспортных самолетах или в грузовых вариантах пассажирских самолетов.
Перечень ссылочных номеров
1 Самолет
2 Нижняя палуба
3 Верхняя палуба
4 Палуба кабины
5 Передняя лестница
6 Задняя лестница
7 Лестница кабины
8 Кабина
9 Передняя секция фюзеляжа
10 Задняя секция фюзеляжа
11 Система координат
12 Продольная балка лестницы
13 Продольная балка лестницы
14 Ступень
15 Ступень
16 Ступень
17 Ступень
18 Компонент
19 Компонент
20 Уплотнение
21 Нижний конец лестницы
22 Нижний подшипник
23 Нижний подшипник
24 Шарнирная опора
25 Шарнирная опора
26 Верхний конец лестницы
27 Верхний подшипник
28 Верхний подшипник
29 Продольная балка лестницы
30 Продольная балка лестницы
31 Нижний конец лестницы
32 Нижний подшипник
33 Нижний подшипник
34 Поперечный стабилизатор
35 Верхний конец лестницы
36 Верхний подшипник
37 Верхний подшипник
38 Продольная балка лестницы
39 Продольная балка лестницы
40 Нижний конец лестницы
41 Нижний подшипник
42 Нижний подшипник
43 Верхний конец лестницы
44 Верхний подшипник
45 Верхний подшипник
46 Подшипник
47 Вилкообразная скоба
48 Стопорный болт
49 Шарнирная опора
50 Проушина
51 Подшипник
52 Шарнирная опора
53 Шарнирная опора
54 Полый цилиндрический стержень
55 Конец
56 Конец
57 Проушина
58 Проушина
59 Стопорный болт
60 Стопорный болт
61 Стопорная гайка
62 Стопорная гайка