ВЕРТОЛЕТ
HELICOPTER

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Настоящая заявка на патент испрашивает приоритет по заявке на Европейский патент № 17208693,6, поданной 19 декабря 2017 года, полное описание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к аварийному выходу вертолета.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В вертолетах известных типов необходимо предусмотреть аварийные выходы, позволяющие экипажу и пассажирам быстро покинуть вертолет, например, в случае аварийной ситуации.
В некоторых известных решениях обычные служебные выходы вертолета также могут использоваться в качестве аварийных выходов.
В других известных решениях в качестве аварийных выходов используются окна, имеющие достаточно большие размеры, чтобы человек мог пролезть через них.
В соответствии с такими решениями аварийные выходы по существу содержат:
- люк, выполненный в фюзеляже вертолета и образующий проем;
- съемную часть, в частности, прозрачную, размещенную в проеме; и
- уплотнитель, расположенный между люком и съемной частью.
При нормальных условиях эксплуатации вертолета аварийные выходы должны гарантировать, что съемная часть не отсоединится ни под действием нагрузок из-за аэродинамического всасывания или сжатия, действующих на поверхность съемной части, обращенную наружу вертолета, ни под действием случайных нагрузок, которые могут воздействовать на поверхность, обращенную внутрь вертолета.
В отличие от этого в случае аварийной ситуации аварийные выходы должны позволить экипажу и пассажирам внутри фюзеляжа быстро отсоединить съемную часть от люка.
В частности, должна иметься возможность отсоединения съемной части путем приложения к ней усилия, которое не превышает заданное значение, равное 25 кг. Должна иметься возможность приложения такого усилия как изнутри, так и снаружи фюзеляжа.
Для выполнения этих требований известны аварийные выходы, например, как описано в документе US-B-8,826,597, в которых уплотнитель приклеен к съемной части непрерывно, а к люку с разрывами.
В частности, уплотнитель выполнен из упруго деформируемого материала и имеет пару пазов, выполненных с возможностью зацепления с соответствующими полосками, соединенными с соответствующими выборочно активируемыми элементами извлечения, например, со шнурами.
Когда пазы находятся в зацеплении с полосками, уплотнитель находится в первой конфигурации, в которой он предотвращает отсоединение съемной части после приложения заданного значения нагрузки. Это происходит потому, что уплотнитель выполнен с возможностью упругой деформации, и общее резистивное сечение равно сумме сечений уплотнителя и сечений полосок.
В отличие от этого, при извлечении полосок посредством элемента извлечения, уплотнитель за счет упругой деформации трансформируется во вторую конфигурацию, в которой он позволяет отсоединение съемной части после приложения заданной нагрузки. Это происходит потому, что единственным резистивным сечением является сечение уплотнителя, когда последний находится во второй конфигурации, после извлечения полосок.
В случае аварийной ситуации отсоединение съемной части от люка происходит в два этапа, начиная с состояния, в котором полоски находятся в зацеплении с пазами уплотнителя для удержания последнего в первой конфигурации и для предотвращения случайного отсоединения съемной части.
Прежде всего, по меньшей мере одну из полосок извлекают из уплотнителя путем воздействия на элемент извлечения для трансформации уплотнителя из первой конфигурации во вторую конфигурацию.
Затем отсоединяют съемную часть вместе с уплотнителем путем приложения заданной нагрузки на угол съемной части.
В этом решении нагрузка, фактически необходимая для отсоединения съемной части, когда уплотнитель находится во второй конфигурации, соответствует нагрузке, необходимой для преодоления сопротивления клея, расположенного между уплотнителем и люком.
Заявитель обнаружил, что наличие клеевого соединения затрудняет точную и повторяемую регулировку усилия, необходимого для отсоединения съемной части от люка.
Фактически, избыток клея может чрезмерно увеличить значение усилия, что затрудняет отсоединение съемной части в аварийной ситуации.
В отличие от этого, недостаточное количество клея может оставить возможность небольших перемещений и вибраций съемной части во время полета вертолета.
Таким образом, существует потребность в том, чтобы величина усилия, необходимого для отсоединения съемной части, была максимально повторяемой и регулируемой.
Также существует потребность в том, чтобы величина усилия, необходимого для отсоединения съемной части, была максимально независима от операций присоединения уплотнителя к стенке персоналом, который выполняет эти операции.
Также существует потребность в уменьшении величины усилия, необходимого для отсоединения съемной части, с гарантией того, что съемная часть сможет выдержать аэродинамические нагрузки, возникающие при более серьезных аэродинамических маневрах.
Также в промышленности существует осознанная потребность в максимально простом изготовлении аварийного выхода, требующем минимального привлечения квалифицированного технического персонала и/или специального оборудования.
Также в промышленности существует потребность в предоставлении возможности применения уплотнителя для аварийных выходов вертолетов, которые уже изготовлены и находятся в эксплуатации, простым и экономически выгодным способом.
Также существует потребность в том, чтобы вышеупомянутая величина усилия, необходимого для отсоединения съемной части, оставалась постоянной в широком диапазоне значений температуры от -40°C до 50°C, в отличие от известных и описанных выше решений. Фактически, характеристики механического сопротивления клеевых соединений значительно меняются в вышеуказанном диапазоне температур.
Также существует потребность в максимальном снижении стоимости и/или общего веса аварийного выхода.
В документе FR-A-3003811 описан аварийный выход вертолета.
В документе US-A-5806257 описан выход автомобильного транспортного средства, содержащего стенку, образующую проем, стеклянную панель, находящуюся в зацеплении с проемом, и уплотнитель, приклеенный к стеклянной панели. Выход также содержит адгезивную композицию, приклеенную к стенке и введенную в U-образное канальное углубление, образованное в уплотнителе. Адгезивная композиция содержит группу зубцов и выемок, находящихся в зацеплении с соответствующими выемками и зубцами, образованными в уплотнителе.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача настоящего изобретения заключается в создании вертолета с аварийным выходом, который позволяет удовлетворить по меньшей мере одну из вышеуказанных потребностей простым и экономически выгодным способом.
Вышеуказанная задача решается настоящим изобретением в той части, в которой оно относится к вертолету по пункту 1 формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для лучшего понимания настоящего изобретения ниже описан предпочтительный вариант выполнения исключительно в качестве неограничивающего примера и со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:
- Фигура 1 представляет собой вид сбоку вертолета, содержащего аварийный выход в соответствии с изобретением;
- Фигура 2 представляет собой разрез по линии II-II, показанной на Фигуре 1;
- Фигура 3 представляет собой разобранный вид некоторых деталей, показанных на Фигуре 2, в дополнительно увеличенном масштабе;
- Фигура 4 иллюстрирует вид в перспективе некоторых деталей, показанных на Фигуре 2;
- Фигура 5 иллюстрирует вид в перспективе аварийного выхода, показанного на Фигуре 1, в особо увеличенном масштабе с удаленными деталями для большей ясности; и
- Фигура 6 иллюстрирует вид в перспективе дополнительного варианта выполнения аварийного выхода, показанного на Фигурах 1-5, в особо увеличенном масштабе.
ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЙ ВАРИАНТ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Обратимся к фигуре 1, на которой ссылочной позицией 1 обозначен вертолет. Вертолет 1 по существу содержит фюзеляж 2 с носовой частью 3, несущий винт, вращающийся вокруг оси, и хвостовой винт, расположенный на одном конце фюзеляжа 2 и вращающийся вокруг своей собственной оси, поперечной к оси несущего винта.
Фюзеляж 2, в свою очередь, содержит группу аварийных выходов 5a и 5b, которые позволяют экипажу и пассажирам вертолета 1 быстро покинуть вертолет 1 в случае необходимости.
В частности, аварийный выход 5a расположен в кабине 7, предназначенной для нахождения пилота и, возможно, второго пилота вертолета 1.
Аварийные выходы 5b расположены на участке 8 фюзеляжа, предназначенном для использования пассажирами фюзеляжа 2.
В данном описании будет описан только один аварийный выход 5b, поскольку способ работы идентичен для всех аварийных выходов 5a и 5b.
Аварийный выход 5b содержит, в частности:
- стенку 9, образующую проем 6;
- съемную часть 10, находящуюся в зацеплении с проемом 6 с возможностью отсоединения; и
- уплотнитель 12, расположенный между стенкой 9 и частью 10.
Стенка 9 может быть выполнена за одно целое с фюзеляжем 2, присоединена к фюзеляжу 2 или шарнирно присоединена к фюзеляжу 2, в зависимости от конструктивных требований аварийного выхода 5b.
Часть 10 имеет замкнутый профиль 13 прямоугольной формы со сторонами, соединенными на вершинах в показанном случае.
Предпочтительно часть 10 выполнена из стекла. Альтернативно часть 10 выполнена из пластика, в частности, из поликарбоната или акрила.
Площадь части 10 достаточна, чтобы позволить экипажу и пассажирам вертолета 1 пролезть через нее и, таким образом, покинуть вертолет.
В одном варианте выполнения, который не проиллюстрирован, часть 10 может быть непрозрачной.
Уплотнитель 12 имеет форму, соответствующую форме части 10, и имеет общую протяженность, следующую по замкнутой траектории P.
Как показано на фигурах 2-5, уплотнитель 12 жестко соединен с частью 10 и соединен с люком 9 с возможностью отсоединения.
Для прохождения необходимой сертификации аварийный выход 5b должен гарантировать, что в нормальных условиях эксплуатации вертолета 1 часть 10 будет удерживаться на месте стенкой 9 после приложения усилия, даже превышающего пороговое значение, например, 20 кг.
Таким образом, гарантировано, что в нормальных условиях эксплуатации вертолета 1 нормальные нагрузки изнутри и аэродинамические нагрузки снаружи не приведут к отсоединению части 10.
В отличие от этого в аварийных ситуациях аварийный выход 5b должен гарантировать отсоединение части 10 от стенки 9 при приложении усилия меньше вышеуказанного порогового значения.
Это усилие может быть приложено изнутри фюзеляжа 2 экипажем и пассажирами или снаружи фюзеляжа 2 спасателями.
Более подробно, аварийный выход 5b содержит:
- пару полоскообразных элементов 15 (Фигуры 4 и 5), которые обычно находятся в зацеплении с соответствующими пазами 16, образованными в уплотнителе 12; и
- отрывной элемент 17, соединенный с элементами 15 и установленный с возможностью приведения в действие выдергиванием для извлечения элементов 15 из соответствующих пазов 16.
Элементы 15 также имеют замкнутый профиль, соответствующий форме уплотнителя 12.
В варианте выполнения, показанном на Фигуре 5, отрывной элемент 17 представляет собой нейлоновый шнур 18, прикрепленный с возможностью отсоединения к неподвижной части 19 фюзеляжа 2 смежно со стенкой 9 и доступный изнутри фюзеляжа 2.
В варианте выполнения, показанном на Фигуре 6, отрывной элемент 17 представляет собой ручку.
Уплотнитель 12 выполнен с возможностью трансформации посредством упругой деформации между:
- первой конфигурацией, используемой в нормальных условиях эксплуатации вертолета 1, в которой пазы 16 находятся в зацеплении с элементами 15, и в которой он предотвращает отсоединение части 10 от стенки 9 даже после приложения усилия, превышающего пороговое значение; и
- второй конфигурацией, используемой в аварийных ситуациях, в которой пазы 16 освобождены от элементов 15, и в которой он позволяет отсоединение части 10 от стенки 9 после приложения усилия меньше порогового значения.
В частности, когда уплотнитель 12 находится в первой конфигурации, элементы 15, находящиеся в зацеплении с соответствующими пазами 16, приводят к увеличению резистивного сечения уплотнителя 12. Фактически, резистивное сечение равно сумме сечений уплотнителя 12 и сечений элементов 15.
В отличие от этого, когда уплотнитель 12 находится во второй конфигурации, и пазы 16 свободны, резистивное сечение уплотнителя 12 меньше по сравнению с первой конфигурацией и равно только сечению уплотнителя 12.
Отсоединение части 10 от стенки 9 в случае аварийной ситуации происходит в два этапа:
- сначала приводят в действие отрывной элемент 17 для извлечения элементов 15 из уплотнителя 12 и трансформации последнего из первой конфигурации во вторую; и
- затем прикладывают нагрузку меньше порогового значения к углу части 10 для отсоединения последней вместе с уплотнителем 12 от стенки 9.
В показанном случае уплотнитель 12 и полоскообразные элементы 15 выполнены из резины.
Предпочтительно аварийный выход 5b содержит вставку 25, расположенную между уплотнителем 12 и стенкой 9; причем вставка 25, в свою очередь, содержит:
- пару зубцов 26, находящихся в зацеплении с соответствующими выемками 27, образованными в уплотнителе 12; и
- пару выемок 28, находящихся в зацеплении с соответствующими зубцами 29, образованными в уплотнителе 12, когда уплотнитель 12 при использовании удерживает часть 10, прикрепленную к стенке 9.
Вставка 25 соединена с уплотнителем 12 посредством соединения с геометрическим замыканием, образованного зубцами 26, находящимися в зацеплении с выемками 27, и выемками 28, находящимися в зацеплении с зубцами 29.
Вставка 25 присоединена к стенке 9 посредством клеевого соединения.
Обратимся к фигурам 2-5, на которых уплотнитель 12 также имеет:
- ось Y, ортогональную траектории P и параллельную плоскости, в которой лежат часть 10 и стенка 9; и
- ось X, ортогональную траектории P и оси Y.
Уплотнитель 12 симметричен относительно оси Y.
Более подробно, уплотнитель 12 содержит:
- центральный участок 30; и
- две пары выступающих участков 31 и 32, консольно выступающих от центрального участка 30 и расположенных с соответствующих противоположных сторон центрального участка 30 относительно оси Y.
Выступающие участки 31 и 32 каждой пары консольно продолжаются от центрального участка 30 с соответствующих взаимно противоположных сторон относительно оси X.
Пазы 16 расположены с соответствующих взаимно противоположных сторон уплотнителя 12 относительно оси X.
Каждый паз 16 ограничен центральным участком 30 и соответствующей парой выступающих участков 31 и 32, противоположных друг другу и параллельных оси Y.
Каждый паз 16 открыт параллельно оси X со стороны, противоположной центральному участку 30.
Профиль каждого паза 16 также содержит три полости 33 полукруглого сечения, ортогональных траектории P, одна из которых ограничена соответствующим выступающим участком 31, вторая - выступающим участком 32, а третья - центральным участком 30.
Профиль каждого паза 16 также содержит соединительные участки, расположенные между полостями 33 и соединяющие концевые полости 33 с соответствующими выступающими участками 31 и 32.
Каждый элемент 15 содержит группу выступов 35, находящихся в зацеплении с соответствующими полостями 33.
В частности, выступы 35 имеют по существу полукруглые профили, соединяющие их друг с другом.
Уплотнитель 12 также содержит:
- паз 40, внутри которого приклеена часть 10; и
- паз 41, противоположный пазу 40 вдоль направления Y, который выполнен с возможностью соединения со вставкой 25.
Пазы 40 и 41 открыты с соответствующих противоположных сторон относительно центрального участка 30.
Паз 40 ограничен:
- стенкой 45, лежащей в плоскости, ортогональной направлению Y; и
- парой стенок 46, которые продолжаются от стенки 45 со стороны, противоположной центральному участку 30.
В частности, стенки 46 содержат:
- соответствующие основные сегменты 47, консольно выступающие от стенки 45, параллельные друг другу и лежащие в соответствующих плоскостях, ортогональных оси X; и
- соответствующие взаимно сходящиеся концевые сегменты 48, продолжающиеся от сегментов 47 со стороны, противоположной центральному участку 30.
Паз 41 имеет форму, соответствующую форме вставки 25.
Более подробно, паз 41 по существу содержит:
- головной участок 51, расположенный со стороны центрального участка 30 и ограниченный центральным участком 30; и
- пару стенок 52, расположенных на расстоянии друг от друга и консольно выступающих от головного участка 51 со стороны, противоположной центральному участку 30.
Головной участок 51 содержит:
- стенку 49, лежащую в плоскости, ортогональной направлению Y, и ограничивающую центральный участок 30;
- выемки 27, которые расположены сбоку от стенки 53; и
- зубцы 29, которые выступают в направлении Y от соответствующих выемок 27.
В частности, зубцы 29 расположены со стороны, противоположной соответствующим выемкам 27 относительно стенки 53.
Кроме того, в показанном случае зубцы 29 расположены смежно с соответствующими выемками 27.
Стенки 52 содержат, начиная от головного участка 51 со стороны, противоположной центральному участку 30:
- соответствующие выемки 27, расположенные смежно с соответствующими зубцами 29, параллельные друг другу и лежащие в соответствующих плоскостях, ортогональных оси X; и
- соответствующие концевые выемки 28, взаимно сходящиеся и продолжающиеся от стенок 53 со стороны, противоположной центральному участку 30.
Вставка 25 имеет ось Z симметрии, которая совпадает с осью Y, когда паз 40 соединен с уплотнителем 12.
Более подробно, вставка 25 содержит:
- головной участок 60, продолжающийся в общем ортогонально оси Z и образующий зубцы 26 и выемки 28; и
- полый трубчатый участок 61, продолжающийся параллельно оси Z и образующий цилиндрический паз 62, внутри которого приклеен конец стенки 9.
В частности, головной участок 60, в свою очередь, содержит:
- стенку 65, лежащую в плоскости, ортогональной оси Z;
- зубцы 26, которые образуют соответствующие противоположные концы стенки 65 между ними и расположены поперечно направлению Z; и
- выемки 28, которые расположены со сторон, противоположных соответствующим зубцам 26 относительно стенки 65, и частично ограничены профилем соответствующих зубцов 26.
В частности, зубцы 26 расположены между соответствующими выемками 28 и стенкой 65.
В дополнение, в показанном случае зубцы 26 расположены смежно с соответствующими выемками 28.
В показанном случае вставка 25 выполнена из резины.
Работа аварийных выходов 5a и 5b идентична.
В связи с этим ниже описана только работа аварийного выхода 5b.
Ниже подробно описана работа аварийных выходов 5b, начиная от нормальных условий эксплуатации вертолета 1, в которых уплотнитель 12 находится в первой конфигурации (Фигура 2).
В нормальных условиях эксплуатации вертолета 1 элементы 15 находятся в зацеплении с пазами 16, и уплотнитель 12 удерживает часть 10, присоединенную посредством вставки 25.
В результате уплотнитель 12 удерживает часть 10 в неподвижном положении относительно стенки 9 даже в случае приложения усилия, превышающего пороговое значение, на часть 10 либо изнутри фюзеляжа 2, либо из-за аэродинамических нагрузок, связанных с маневрами вертолета 1.
В случае аварийной ситуации часть 10 отсоединяют от стенки 9, освобождая проем 6. Таким образом, экипаж и пассажиры фюзеляжа 2 могут выбраться через проем 6, освобожденный от части 10. Абсолютно аналогичным образом часть 10 может быть отсоединена снаружи вертолета 1 спасателями.
Отсоединение съемной части 10 от стенки 9 происходит в два этапа, как описано ниже.
Прежде всего, приводят в действие отрывной элемент 17 для извлечения элементов 15 из соответствующих пазов 16 уплотнителя 12 и трансформации последнего из первой конфигурации во вторую.
Извлечение одного из элементов 15 приводит к уменьшению резистивного сечения уплотнителя 12.
После этого достаточно приложить нагрузку меньше порогового значения на угол части 10 для завершения отсоединения части 10.
Эта нагрузка приводит к преодолению силы трения между зубцами 26 вставки 25 и соответствующими выемками 27 уплотнителя 12 и между зубцами 29 уплотнителя 12 и соответствующими выемками 28 вставки 25.
В результате уплотнитель 12 и часть 10 отделяются от вставки 25, которая остается приклеенной к стенке 9.
После изучения характеристик аварийного выхода 5a и 5b в соответствии с настоящим изобретением очевидны преимущества, которые могут быть достигнуты.
В частности, аварийный выход 5a и 5b содержит вставку 25, соединенную с уплотнителем 12 в нормальных условиях эксплуатации вертолета посредством соединения с геометрическим замыканием, образованного зубцами 26 вставки 25 и соответствующими выемками 27 уплотнителя 12, а также зубцами 29 уплотнителя 12 и соответствующими выемками 28 вставки 25.
В результате сила, которая противодействует отсоединению части 10 и уплотнителя 12 от стенки 9, представляет собой трение между зубцами 26 вставки 25 и соответствующими выемками 27 уплотнителя 12, а также между зубцами 29 уплотнителя 12 и соответствующими выемками 28 вставки 25.
Таким образом, в отличие от известных решений, рассмотренных в вводной части настоящего описания, в случае аварийного выхода 5a и 5b не требуется разрывать какое-либо клеевое соединение для отсоединения съемной части 10 от стенки 9.
Вследствие этого величина усилия, необходимого для отсоединения съемной части 10, выполнена с возможностью регулировки с высокой точностью и повторяемостью.
Кроме того, величина усилия по существу не зависит от операций соединения уплотнителя 12 со стенкой 9 посредством вставки 25.
Кроме того, заявитель обнаружил, что соединение с геометрическим замыканием между вставкой 25 и уплотнителем 12 позволяет гарантировать, что часть 10 останется присоединенной к стенке 9 даже в случае значительных аэродинамических нагрузок, когда вертолет 1 находится в нормальных условиях эксплуатации, а уплотнитель 12 находится в первой конфигурации.
В отличие от этого, в случае аварийной ситуации, когда уплотнитель 12 находится во второй конфигурации, величина усилия, необходимого для отсоединения части 10, крайне мала по сравнению с максимальным значением, предписанным нормами, с очевидными преимуществами с точки зрения безопасности.
Это по существу зависит от того, что выемки 27 дополнительно уменьшают резистивное сечение уплотнителя 12, находящегося во второй конфигурации.
Уплотнитель 12 непрерывно приклеен к части 10, и вставка 25 непрерывно приклеена к стенке 9. В результате изготовление аварийного выхода 5a и 5b является особенно простым и экономически выгодным и не требует привлечения квалифицированного технического персонала и/или специального оборудования.
Благодаря простоте установки на стенке 9, уплотнитель также может быть применен для аварийных выходов 5a и 5b вертолетов, которые уже изготовлены и находятся в эксплуатации, простым и экономически выгодным образом.
Кроме того, поскольку усилие, необходимое для отсоединения съемной части 10, зависит только от трения между уплотнителем 12 и вставкой 25, можно гарантировать, что это усилие будет меньше порогового значения и будет по существу постоянным во всем диапазоне температур от -40°C до 50°C, как предписано стандартами сертификации.
В отличие от этого клеевые соединения, предложенные в известных решениях, рассмотренных в вводной части настоящего описания, имеют механические свойства, которые значительно меняются в зависимости от температуры, что также приводит к существенным изменениям величины усилия, необходимого для отсоединения съемной части.
Наконец, аварийный выход 5a и 5b особенно выгоден с экономической точки зрения и не добавляет дополнительного веса по сравнению с известными решениями.
В заключение, очевидно, что могут быть выполнены модификации и вариации, касающиеся аварийного выхода 5a и 5b, описанного и проиллюстрированного в настоящем документе, без отклонения от объема, определенного в формуле изобретения.
В частности, соединение с геометрическим замыканием между вставкой 25 и уплотнителем 12 может быть выполнено посредством:
- одного зубца 26, выполненного на вставке 25 и находящегося в зацеплении с одной выемкой 27, выполненной в уплотнителе 12; или
- одного зубца 29, выполненного на уплотнителе 12 и находящегося в зацеплении с одной выемкой 28 вставки 25.