СИЛОВОЙ УРАВНОВЕШИВАЮЩИЙ МЕХАНИЗМ, ОСОБЕННО ПРИГОДНЫЙ ДЛЯ ПРИНУДИТЕЛЬНОГО ПОДНЯТИЯ/ОПУСКАНИЯ ТРАПА ДЛЯ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ
FORCE-BALANCING MECHANISM ESPECIALLY USEFUL FOR FORCED LIFTING/LOWERING OF AIRCRAFT STAIRS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Варианты осуществления, раскрытые здесь, относятся в целом к силовым уравновешивающим механизмам для нагруженных деталей и/или нагрузок. В особенно предпочтительных вариантах осуществления обеспечены силовые уравновешивающие механизмы, которые практично применяются для силового принудительного поднятия/опускания трапов для воздушных судов.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Комбинированные лестницы для воздушного судна для обеспечения посадки пассажиров на воздушное судно и высадки, когда дверь фюзеляжа воздушного судна открыта, в разговорной речи известны как ”трапы”. Воздушные суда, которые включают в себя трапы, могут, таким образом, обслуживать многие менее удобные окрестности аэропорта, так как не требуется возвышенная платформа с закрепленным основанием для обеспечения посадки и высадки пассажиров. По этим причинам множество регионального транспорта и воздушного судна общего применения оснащается трапами, как первичным средством, для обеспечения посадки и высадки пассажира и членов экипажа воздушного судна.
В целом, большинство общепринятых уравновешивающих механизмов для трапов используют компактные торсионные стержни для накопления энергии веса и мощности, достаточной для обеспечения помощи для подъема. При этом такие общепринятые трапы типично используют привод/коробку передач, которые соединяются торсионным стержнем. Когда торсионные стержни закручиваются, большая нагрузка накапливается на концах торсионных стержней, что со временем приводит к усталостному разрушению. Когда происходит разрушение, трапы становятся бездействующими, приводя к простою воздушного судна для обеспечения его ремонта. Как результат, общепринятые силовые уравновешивающие механизмы для трапов являются несколько проблематичными из-за непрерывной потенциальной проблемы обслуживания.
Таким образом, необходимыми являются компактные силовые уравновешивающие механизмы для нагрузок, которые являются более прочными, особенно силовые уравновешивающие механизмы для нагрузок, связанных с трапами для воздушных судов. Для выполнения таких потребностей обеспечены силовые уравновешивающие механизмы, варианты осуществления которых раскрыты здесь.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Раскрытые варианты осуществления здесь в целом относятся к силовым уравновешивающим механизмам для нагруженных деталей и/или нагрузок. Согласно одному варианту осуществления силовой уравновешивающий механизм содержит, по меньшей мере, одну зубчатую рейку, по меньшей мере, один пружинный узел, содержащий пружинную деталь, функционально соединенную с, по меньшей мере, одной зубчатой рейкой, ведущую шестерню, зацепленную с, по меньшей мере, одной зубчатой рейкой; и кулачок изменяемого радиуса. Вращение кулачка заставляет ведущую шестерню вращаться для того, чтобы в свою очередь приводить в движение линейно, по меньшей мере, одну зубчатую рейку и накапливать силу пружины пружинной детали. Пружинной деталью может быть пружина сжатия или растяжения. Предпочтительно, пружинной деталью является пружина сжатия.
Согласно некоторым вариантам осуществления силовой уравновешивающий механизм может включать в себя пару зубчатых реек, каждая из которых зацеплена с ведущей шестерней, и пару пружинных узлов. Пружинные узлы которые могут располагаться параллельно друг другу или могут располагаться противоположно друг другу.
Пружинный узел может включать в себя отстоящие неподвижные и перемещаемые концевые опоры, между которыми располагается пружинная деталь. Согласно некоторым вариантам осуществления неподвижная концевая опора располагается проксимально к ведущей шестерне, а перемещаемая концевая опора располагается дистально к ведущей шестерне. Соединительная тяга может быть обеспечена для соединения перемещаемой концевой опоры с концом, по меньшей мере, одной зубчатой рейки. Согласно другим вариантам осуществления неподвижная концевая опора располагается дистально к ведущей шестерне, а перемещаемая концевая опора располагается проксимально к ведущей шестерне. В таких вариантах осуществления перемещаемая концевая опора может соединяться непосредственно с концом, по меньшей мере, одной зубчатой рейки.
Гибкий приводной кабель имеет один конец, прикрепленный к наружному выступу кулачка, и противоположный конец для неподвижного соединения с поддерживающей конструкцией (например, с конструкцией воздушного судна, поддерживающей трап).
Силовой уравновешивающий механизм может практично применяться для силового уравновешивания фактически любой перемещаемой нагруженной детали или нагрузки. В предпочтительных вариантах осуществления нагруженной деталью является трап воздушного судна. Таким образом, согласно другим вариантам осуществления силовой уравновешивающий механизм обеспечен в трапе воздушного судна.
Эти и другие аспекты и преимущества настоящего изобретения станут более понятными после тщательного рассмотрения следующего подробного описания предпочтительных примерных вариантов его осуществления.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Раскрытые варианты осуществления настоящего изобретения станут полностью понятными со ссылкой на следующее подробное описание примерных неограниченных иллюстративных вариантов осуществления, описанных со ссылкой на с чертежи, на которых:
Фиг. 1А и 1В - внешние виды в перспективе передней части фюзеляжа воздушного судна, изображающие соединенный трап в убранном и развернутом положениях, соответственно;
Фиг. 2 - увеличенный подробный вид трапа в убранном положении;
Фиг. 3 - увеличенный подробный вид трапа в развернутом положении;
Фиг. 4А и 4В - увеличенные подробные виды сбоку варианта осуществления силового уравновешивающего механизма, содержащего двойной параллельный пружинный узел и изображенного в силовом ненагруженном (убранном) и нагруженном (развернутом) состояниях, соответственно;
Фиг. 5 - увеличенный подробный вид сбоку другого варианта осуществления силового уравновешивающего механизма, содержащего двойной с противоположным положением пружинный узел и изображенного в силовом ненагруженном (убранном) состоянии;
Фиг. 6 - увеличенный подробный вид сбоку варианта силового уравновешивающего механизма, изображенного на Фиг. 5;
Фиг. 7 - увеличенный подробный вид сбоку варианта осуществления силового уравновешивающего механизма, применяемого в трапе, содержащего один пружинный узел и изображенного в силовом ненагруженном (убранном) состоянии; и
Фиг. 8 - увеличенный подробный вид сбоку варианта силового уравновешивающего механизма, изображенного на Фиг. 7.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Прилагаемые Фиг. 1А и 1В представляют собой внешние виды в перспективе передней секции фюзеляжа 10 воздушного судна, снабженной отверстием 12 в фюзеляже и общепринятой дверью 14 для закрытия отверстия 12. Складной трап 18 обеспечен в отверстии 12 и снабжен силовым уравновешивающим механизмом 20 согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Прилагаемые Фиг. 2-3 изображают подробнее трап 18 в убранном и развернутом состояниях, соответственно. При этом следует заметить, что трап обеспечен соответствующими верхними и нижними (относительно развертывания трапа) секциями 18-1, 18-2 трапа, соответственно, соединенными вместе в шарнирной точке 22 для обеспечения относительного шарнирного сочленения между ними. Верхний конец верхней секции 18-1 включает в себя крепежную скобу 24, которая соединяется с неподвижным основанием 26 для поворотных перемещений вокруг в общем горизонтальной оси поворота. Основание 26 жестко соединяется с поддерживающей конструкцией 10-1, соединенной с фюзеляжем 10 воздушного судна. Зацепляющаяся с землей секция 18-3 соединяется шарнирно с нижним свободным концом нижней секции 18-2 трапа в шарнирном соединении 25 для поворота между убранным состоянием (см. Фиг. 2) и развернутым состоянием (см. Фиг. 3). Колеса 27 обеспечены секцией 18-3 для зацепления с землей G, когда трап 18 полностью развернут. Секции 18-1, 18-2 и 18-3 трапа обеспечены ступеньками 18-4 лестницы для обеспечения посадки и высадки пассажиров и членов экипажа, когда трап 18 находится в развернутом состоянии.
Силовой уравновешивающий механизм 20, применяемый в трапе 18, изображен подробнее на прилагаемых Фиг. 4А и 4В. При этом, силовой уравновешивающий механизм 20 изображен на Фиг. 4А и 4В в общем ориентировании, так что структурное расположение различных компонентов в силовом ненагруженном и силовом нагруженном состояниях, соответствующих убранному и развернутому состояниям трапа, соответственно, можно легко различить. Таким образом, будет понятно, что, когда в силовом ненагруженном состоянии, изображенном на Фиг. 4А, силовой уравновешивающий механизм 20 будет находиться в положении с трапом 18, как изображено на Фиг. 2, при этом, когда в силовом нагруженном состоянии, изображенном на Фиг. 4В, силовой уравновешивающий механизм будет находиться в положении с трапом 18, как изображено на Фиг. 3.
Вариант осуществления силового уравновешивающего механизма 20, изображенного на Фиг. 4А и 4В, в общем, содержит пару параллельных геликоидальных пружинных узлов 30, 32 сжатия, которые включают в себя геликоидальные пружины 30-1, 32-1 сжатия, соединенные функционально с реечными передачами 30-2, 32-2, соответственно. Более конкретно, каждая из пружин 30-1, 32-1 прикрепляется между неподвижными и перемещаемыми концевыми опорами 30-3а, 32-3а и 30-3b, 32-3b, соответственно. Неподвижные концевые опоры 30-3а, 32-3а, таким образом, неподвижно закрепляются на конструкции, соединенной с верхней секцией 18-1 трапа (участок которого изображен на Фиг. 4А и 4В), тогда как перемещаемые концевые опоры 30-3b, 32-3b прикрепляются к и перемещаются с реечными передачами 30-2, 32-2, соответственно. Следует отметить при этом, что перемещаемая концевая опора 30-3b соединяется непосредственно с концом реечной передачи 30-2, тогда как перемещаемая концевая опора 32-3b соединяется с реечной передачей 32-2 посредством удлиненной соединительной тяги 33.
Реечные передачи 30-2, 32-2 зацепляются с ведущей шестерней 34, которая прикрепляется к оси 36 ведущей шестерни для вращательного перемещения вокруг ее оси. Кулачок 38 (типа ”наутилус”) непрерывно изменяемого радиуса также соединяется с осью 36 ведущей шестерни для возможности вращения как устройства с ведущей шестерней 34 вокруг оси 36 ведущей шестерни (т.е., как изображено стрелкой А1 на Фиг. 2). Профиль кулачка 38 типа ”наутилус” такой, что другой радиус обеспечивается при последующих других углах его вращения для обеспечения плечей моментов различных длин, так как кулачок 38 вращается вокруг оси 36.
1.
2
3
1
Как возможно лучше изображено на Фиг. 2 и 3, гибкий приводной кабель 40 обеспечен одним концом, поворотно соединенным с неподвижным основанием 26, и противоположным концом, соединенным с наружным выступом 38-1 кулачка 38. Таким образом, так как верхняя секция 18-1 трапа поворачивается из убранного положения в развернутое положение, приводной кабель 40 будет заставлять кулачок 38, и, следовательно, ведущую шестерню 36 вращаться в направлении стрелки АВращение ведущей шестерни 36 будет, в свою очередь, заставлять реечные передачи 30-2, 32-2 перемещаться линейно в направлении стрелок А и А, как изображено на Фиг. 4А, таким образом сжимая каждую их пружин 30-1 и 32-1 сжатия, соответственно. Таким образом, так как верхняя секция 18-1 трапа поворачивается из убранного положения в развернутое положение, силовой уравновешивающий механизм 20 будет перемещаться из силового ненагруженного состояния, как изображено на Фиг. 4А (т.е., в результате чего пружины 30-1, 32-1 сжатия имеют, или совсем не имеют, минимальную сохраняемую силу сжатия) в силовое нагруженное состояние, как изображено на Фиг. 4В (т.е., в результате чего, пружины 30-1, 32-1 сжатия имеют существенную или максимальную сохраняемую силу сжатия). Нагруженная сила сжатия, которая накапливается, когда верхняя секция 18-1 трапа находится в развернутом состоянии, может, таким образом, использоваться для обеспечения силового принудительного перемещения обратно в убранное состояние из развернутого состояния (т.е., когда кулачок 40 вращается в направлении, противоположном стрелке А).
Прилагаемые Фиг. 5-9 изображают другие варианты осуществления силового уравновешивающего механизма согласно изобретению. При этом, несмотря на то, что не изображены на Фиг. 5-9, изображенные варианты осуществления будут включать в себя кулачок (типа ”наутилиус”) непрерывно изменяемого радиуса типа, изображенного, для примера, ссылочной позицией 38 на Фиг. 4А и 4В, который соединяется с осью 36 ведущей шестерни для возможности вращения как устройства с ведущей шестерней 34 вокруг оси оси 36 ведущей шестерни. Таким образом, такой кулачок 38 будет точно так же соединяться с конструкцией 26 с неподвижным основанием посредством приводного кабеля 40 или подобных механизмов, как описано ранее.
Силовой уравновешивающий механизм 50, изображенный на Фиг. 5, представляет собой вариант механизма 20 с двойным пружинным узлом, описанного ранее. Конкретно, следует отметить, что механизм 48, аналогично механизму 20, содержит двойные пружинные узлы 50, 52 сжатия. Однако, в отличие от механизма 20, механизм 48 расположен так, что пружинные узлы 50, 52 сжатия противоположны друг другу. Таким образом, пружинные узлы 52 включают в себя геликоидальные пружины 50-1, 52-1 сжатия, соединенные функционально с реечными передачами 50-2, 52-2, соответственно. Более конкретно, каждая из пружин 50-1, 52-1 прикрепляется между неподвижными и перемещаемыми концевыми опорами 50-3а, 52-3а и 50-3b, 52-3b, соответственно. Неподвижные концевые опоры 50-3а, 53-3а, таким образом, неподвижно закрепляются на конструкции, соединенной с верхней секцией 18-1 трапа (участок которого изображен на Фиг. 5) в положении, проксимальном к ведущей шестерне 36, тогда как перемещаемые концевые опоры 50-3b, 52-3b прикрепляются к и перемещаются с реечными передачами 50-2, 52-2, соответственно, в положении, дистальном к ведущей шестерне 36. Следует отметить при этом, что перемещаемые концевые опоры 50-3b, 52-3b соединяются с концом реечных передач 50-2, 52-2 посредством удлиненной соединительной тяги 50-4, 52-4, соответственно.
2
3
Вращение ведущей шестерни 38 способом, описанным выше, во время поворотного перемещения верхней секции 18-1 трапа в развернутое состояние будет, таким образом, линейно перемещать каждую из реечных передач 50-2 и 52-2 в направлении стрелок А и А, тем самым заставляя пружины 50-1, 52-1 сжиматься. По этой причине силовой уравновешивающий механизм 48 заставляют принимать силовое нагруженное состояние, так что накопленная сила пружин доступна для помощи, когда верхняя секция трапа перемещается обратно в убранное состояние.
2
3
Фиг. 6 изображает вариант варианта осуществления, изображенного на Фиг. 5, при этом аналогичные конструктивные элементы отмечены символом ('). Как изображено, вариант осуществления Фиг. 6 включает в себя неподвижные концевые опоры 50-3а', 52-3а', которые дистальны к ведущей шестерне 38 и перемещаемые концевые опоры 50-3b', 52-3b', которые проксимальны к ведущей шестерне 38 (т.е., в общем, противоположен варианту осуществления, изображенному на Фиг. 5). Перемещаемые концевые опоры 50-3b', 52-3b', кроме того, прикрепляются непосредственно к концу реечных передач 50-2', 52-2' (тем самым избегая потребности в соединительных тягах 50-4, 52-4 варианта осуществления, изображенного на Фиг. 5). Подобным образом, однако, во время поворотного перемещения верхней секции 18-1 трапа в развернутое состояние, каждая из реечных передач 50-2' и 52-2' будет перемещаться линейно в направлении стрелок А и А, тем самым заставляя пружины 50-1', 52-1' сжиматься. По этой причине силовой уравновешивающий механизм 48' заставляют принимать силовое нагруженное состояние, так что накопленная сила пружин доступна для помощи, когда верхняя секция трапа перемещается обратно в убранное состояние.
Варианты осуществления силовых уравновешивающих механизмов с одной пружиной сжатия изображены на Фиг. 7 и 8 и могут использоваться в тех примерах, где необходимы облегченные производственные требования (т.е., тем самым избегая избыточного веса второй пружины сжатия и соединенных компонентов, в то же время все еще обеспечивая достаточную силовую поддержку). Более конкретно, силовой уравновешивающий механизм 60, как изображено на Фиг. 7, включает в себя одну пружину 60-1 сжатия, закрепленную между неподвижной концевой опорой 62, соединенной с верхней секцией 18-1 трапа в положении, проксимальном к ведущей шестерне 36 и перемещаемой концевой опорой 64, расположенной дистально к ведущей шестерне 36. Перемещаемая концевая опора 64 соединяется с зубчатой рейкой 66 посредством соединительной тяги 65. Вращение ведущей шестерни 36 во время перемещения верхней секции 18-1 трапа из убранного состояния в развернутое состояние будет, таким образом, осуществлять силовую нагрузку, аналогично вышеописанной, в соединении с пружинным узлом 52 Фиг. 5.
Силовой уравновешивающий механизм 60', как изображено на Фиг. 8, включает в себя одну пружину 60-1' сжатия, закрепленную между неподвижной концевой опорой 62', соединенной с верхней секцией 18-1 трапа в положении, дистальном к ведущей шестерне 36 и перемещаемой концевой опорой 64', расположенной проксимально к ведущей шестерне 36. Перемещаемая концевая опора 64' непосредственно соединяется с концом зубчатой рейки 66' (таким образом, избегая потребности в соединительной тяге 65, как изображено на Фиг. 7). Вращение ведущей шестерни 36 во время перемещения верхней секции 18-1 трапа из убранного состояния в развернутое состояние будет, таким образом, осуществлять силовую нагрузку аналогично вышеописанной в соединении с пружинным узлом 52' Фиг. 6.
Следует понимать, что силовые уравновешивающие механизмы, согласно различным вариантам осуществления, описаны в соединении с особенно предпочтительным эксплуатационным применением, то есть, как силовой уравновешивающий механизм для трапов воздушного судна. Однако силовые уравновешивающие механизмы, как описано здесь, могут также быть пригодными, используемыми практически для любой цели, где желательна помощь механической силы для подъема и/или развертывания практически любой нагруженной детали, например, дверей, люков, возвышенных платформ, подвесных лестниц и подобных. Таким образом, использование силовых уравновешивающих механизмов для помощи в складывании/развертывании трапов, как описано здесь, понятно, что в настоящий момент является предпочтительным, но не ограниченным вариантом осуществления.
Кроме того, в настоящее время пружины сжатия представляются предпочтительными. Однако специалисты в данной области техники могут предусматривать модификации пружин растяжения, при этом такие модификации находятся полностью в объеме вариантов осуществления, как описано здесь.
Таким образом, тогда как изобретение описано на наиболее практичном и предпочтительном варианте его осуществления в настоящее время, следует понимать, что изобретение не ограничивается раскрытым вариантом осуществления и, напротив, предназначается для обеспечения различных модификаций и эквивалентных устройств, включенных в его сущность и объем.