УСТРОЙСТВО СТРАХОВОЧНОГО КРЕПЛЕНИЯ СТРОПА ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ ГРУЗА
DEVICE OF SAFETY FASTENING OF SLING FOR CARGO TRANSPORTATION

Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к области транспортировки вертолетом при помощи стропов и, в частности, к устройству страховочного крепления стропа для транспортировки груза.
Уровень техники
В настоящее время известна транспортировка оборудования, называемого также «грузом», при помощи вертолета. Когда груз является слишком объемным, чтобы его можно было транспортировать внутри вертолета, то, как известно, груз подвешивают под вертолетом при помощи каната, известного под названием «строп», чтобы поднять груз с целью его транспортировки. Для этого, как показано на фиг. 1, вертолет 1А содержит устройство крепления, называемое грузовым крюком 2А, с которым соединяют верхний конец стропа Е, при этом груз С соединяют с нижним концом стропа Е. Крюк 2А содержит устройство 3А размыкания, выполненное с возможностью своего электрического или механического приведения в действие оператором, находящимся в вертолете 1А. Размыкание крюка 2А освобождает верхний конец стропа Е. Иначе говоря, строп Е сбрасывают вместе с грузом С в случае экстренной ситуации или после укладки груза С на место в конце операции. На практике существует риск случайного размыкания крюка 2А и отцепления стропа Е, хотя устройство 3А размыкания не было намеренно приведено в действие оператором. Груз С при этом высвобождается на большой высоте, что может привести к повреждениям.
В настоящее время существует потребность в транспортировке людей при помощи стропов. В этом случае необходимо полностью исключить риск случайного размыкания крюка.
Одним из решений могло бы стать обеспечение избыточности системы размыкания с двумя подобными крюками, каждый из которых оснащен независимым устройством размыкания. Во время транспортировки груза строп подцепляют к вертолету при помощи двух крюков, и оператор должен выполнить две независимые операции для размыкания крюков. Хотя это решение позволяет снизить риск случайной потери груза, оно имеет свои недостатки. Действительно, избыточность системы размыкания приводит к увеличению числа элементов, которые занимают много места, является тяжелыми, сложными и дорогими при установке на вертолете. Кроме того, в существующем вертолете трудно установить второй крюк с его устройством размыкания, в частности, по причине требований сертификации.
Следовательно, существует потребность в устройстве, которое обеспечивает надежность закрепления стропа, чтобы исключить риск случайного сброса, и которое можно установить в уже существующем вертолете. Кроме того, из соображений обеспечения работы необходимо также иметь возможность производить ручное отцепление груза, когда его удерживает устройство страховочного крепления.
В другой технической области, не связанной со сбросом груза, из патентной заявки GB2267121 известно подвешивание оператора на стропе, закрепленном на крюке вертолета.
Еще в одной технической области, не связанной со сбросом груза, из патентной заявки US 4337913 известна система раскрывания парашюта, содержащая кольца.
Раскрытие сущности изобретения
Учитывая вышеизложенное, объектом изобретения является устройство страховочного крепления по меньшей мере одного стропа для транспортировки груза под вертолетом, при этом указанное устройство страховочного крепления содержит:
- по меньшей мере первый трос и по меньшей мере второй трос, при этом каждый трос проходит в продольном направлении и содержит крепежный конец для крепления на вертолете и соединительный конец,
- соединительный механизм, выполненный с возможностью соединять в сомкнутом положении соединительные концы тросов, образующих общий трос страховочного крепления, который может удерживать строп, и освобождать, в разомкнутом положении, соединительные концы тросов для сброса стропа, при этом соединительный механизм рассчитан таким образом, чтобы в сомкнутом положении выдерживать тяговое усилие в 1500 кг, и
- привод, выполненный с возможностью размыкать соединительный механизм при приложении входящего механического усилия, при этом соединительный механизм содержит каскадные редукторные средства, выполненные с возможностью уменьшать усилие сопротивления размыканию соединительного механизма, создаваемое удерживаемым стропом, таким образом, чтобы входящее механическое усилие было меньше 20 кг при тяговом усилии 1500 кг, создаваемом удерживаемым стропом.
Устройство страховочного крепления позволяет исключить риск случайного сброса груза, транспортируемого при помощи стропа, благодаря креплению стропа на вертолете при помощи устройства страховочного крепления. Такое устройство страховочного крепления можно установить на уже существующем вертолете, что ограничивает удорожание при получении выигрыша в безопасности. Такой трос страховочного крепления позволяет получить избыточное крепление троса в дополнение к классическому устройству крепления. Благодаря редукторному соединительному механизму устройства страховочного крепления, оператор может практично и без труда разомкнуть его для сброса груза. Таким образом, даже в случае нарушения в работе устройства крепления можно обеспечить оптимальный сброс груза. Привод позволяет отцепить груз дистанционно на расстоянии от соединительного механизма.
Можно уточнить, что под тяговым усилием 1500 кг следует понимать тяговое усилие подвешенного на стропе груза в 1500 кг.
Предпочтительно соединительный механизм содержит несколько установленных друг за другом колец, чтобы снижать усилие сопротивления размыканию соединительного механизма, создаваемое подвешенным на стропе грузом.
Предпочтительно соединительный механизм содержит по меньшей мере первое кольцо, второе кольцо и третье кольцо, при этом первое кольцо имеет диаметр, превышающий диаметр второго кольца, и второе кольцо имеет диаметр, превышающий диаметр третьего кольца, при этом первое кольцо шарнирно установлено на уровне соединительного конца первого троса, тогда как второе и третье кольца шарнирно установлены на уровне соединительного конца второго троса.
Предпочтительно второе кольцо выполнено с возможностью блокировать первое кольцо, и третье кольцо выполнено с возможностью блокировать второе кольцо. Предпочтительно привод выполнен с возможностью блокировать третье кольцо, когда соединительный механизм находится в сомкнутом положении.
Таким образом, кольца установлены с возможностью обеспечения каскадного размыкания. Перемещение кольца меньшего размера позволяет высвободить кольца большего размера. Кольцо большого размера позволяет выдерживать большие механические усилия, тогда как кольцо меньшего размера можно перемещать с приложением меньшего усилия. Такое расположение колец позволяет уменьшить усилие сопротивления размыканию соединительного механизма, создаваемое подвешенным на стропе грузом и противодействующее входящему усилию.
Согласно отличительному признаку изобретения, редукторные средства содержат более трех колец, чтобы уменьшить значение усилия сопротивления размыканию.
Предпочтительно соединительный механизм выполнен с возможностью уменьшать усилие сопротивления размыканию соединительного механизма, создаваемое подвешенным на стропе грузом, с коэффициентом уменьшения, превышающим 70, предпочтительно превышающим 100, для груза порядка 1500 кг. Таким образом, оператор может самостоятельно вручную сбросить груз большой массы без риска для себя в случае неисправности.
Предпочтительно привод выполнен с возможностью воспринимать входящее механическое усилие со стороны оператора. Иначе говоря, благодаря наличию редукторных средств, для размыкания устройства страховочного крепления достаточно ручного механического усилия. Ручное механическое отцепление является предпочтительным, поскольку его можно произвести в случае отказа электрического оборудования. Кроме того, учитывая возможность ручного размыкания, устройство страховочного крепления можно установить на существующем вертолете без внесения конструктивных изменений, то есть без осуществления новых этапов сертификации, что дает существенный выигрыш во времени и в затратах.
Предпочтительно соединительный механизм выполнен с возможностью выдерживать тяговое усилие в 5000 кг и еще предпочтительнее - в 6000 кг.
Предпочтительно входящее механическое усилие превышает 1 кг для высвобождения груза в 1500 кг. В отличие от редукторного соединительного механизма, существующего в других областях, который выдерживает только небольшие нагрузки, редукторный соединительный механизм в соответствии с изобретением может воспринимать усилие, превышающее 1 кг, предпочтительно превышающее 5 кг, и еще предпочтительнее - усилие порядка 15 кг для высвобождения груза около 1500 кг. Такое усилие остается большим, но позволяет уменьшить сложность редукторного соединительного механизма.
Согласно отличительному признаку изобретения, крепежные концы тросов (первого троса и второго троса) соединены вместе, образуя петлю, которую можно подвесить к элементу вертолета, например, к грузовому крюку.
Согласно другому отличительному признаку изобретения, устройство страховочного крепления содержит третий трос, выполненный с возможностью соединения с крепежными концами первого и второго троса таким образом, чтобы образовать петлю страховочного крепления, которую можно подвесить к части вертолета. Таким образом, если первый трос и второй трос нельзя соединить напрямую с конструктивным корпусом вертолета, можно добавить третий трос для получения петли подвески. Такой третий трос представляет особый интерес для установки устройства страховочного крепления на уже существующем вертолете, не затрагивая его конструкцию.
Объектом изобретения является также вертолет, содержащий конструктивный корпус, устройство крепления, закрепленное на конструктивном корпусе, выполненное с возможностью удерживать строп и освобождать его в ответ на команду, и описанное выше устройство страховочного крепления, в котором крепежные концы первого и второго троса закреплены на указанном конструктивном корпусе для страховки крепления стропа на вертолете.
Благодаря изобретению, существующий вертолет можно оборудовать присоединяемым устройством страховочного крепления, которое можно практично размыкать, чтобы оптимально сбрасывать груз. Это позволяет намного повысить безопасность груза.
Кроме того, объектом изобретения является также способ страховочного крепления стропа, закрепленного под вертолетом, при этом способ содержит:
- этап соединения устройства крепления со стропом, и
- этап соединения устройства страховочного крепления со стропом, чтобы обезопасить его крепление на вертолете.
Такой способ страховочного крепления позволяет заменить традиционное устройство крепления, чтобы обезопасить груз в случае нарушения в работе.
Краткое описание чертежей
Изобретение будет более понятно из нижеследующего описания, представленного исключительно в качестве примера со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг. 1 схематично показан известный вертолет;
на фиг. 2 схематично показан вертолет в соответствии с изобретением;
на фиг. 3 схематично показано устройство крепления, установленное на вертолете, изображенном на фиг. 2;
на фиг. 4 схематично показан первый вариант осуществления заявленного устройства страховочного крепления, установленного на вертолете, показанном на фиг. 2;
на фиг. 5-7 схематично представлены различные этапы размыкания устройства страховочного крепления на вертолете;
на фиг. 8 схематично показан первый вариант крепления устройства страховочного крепления на вертолете;
на фиг. 9 схематично показан второй вариант крепления устройства страховочного крепления на вертолете;
на фиг. 10-12 схематично представлены различные сценарии использования устройства страховочного крепления.
Следует отметить, что на фигурах детально показано изобретение в рамках его применения, при этом, разумеется, указанные фигуры позволяют, в случае необходимости, лучше определить изобретение.
Осуществление изобретения
На фиг. 2 показан вертолет 1 в соответствии с изобретением, который содержит конструктивный корпус 10, ограничивающий внутреннюю кабину, из которой оператор может управлять вертолетом 1. Вертолет 1 выполнен с возможностью транспортировать груз С. В этом примере груз С имеет большой объем и не подлежит транспортировке в грузовой кабине вертолета 1.
Для этого груз С подвешивают под вертолетом 1 при помощи стропа Е. Строп Е проходит в продольном направлении и имеет верхний конец Е1, соединенный с вертолетом, и нижний конец Е2, соединенный с грузом С. Груз С имеет крепежную точку, в которой крепят нижний конец Е2 стропа Е. Предпочтительно строп Е содержит петлю на уровне своего верхнего конца Е1 для его крепления на вертолете 1. В этом примере представлен груз С, соединенный с вертолетом 1 при помощи единственного стропа Е, однако, разумеется, для соединения можно использовать более одного стропа Е.
Как известно и как показано на фиг. 2, вертолет 1 содержит устройство 2 крепления, выполненное с возможностью удерживать строп Е и освобождать его по команде. Такое устройство 2 крепления известно специалисту в данной области, в частности, под названием «грузового крюка». Как известно, устройство 2 крепления крепят на конструктивном корпусе 10 вертолета таким образом, чтобы обеспечивать передачу на него механических усилий.
Показанное на фиг. 2 и 3 устройство 2 крепления выполнено в виде крюка, содержащего два подвижных захвата 21, перемещающихся между разомкнутым положением и сомкнутым положением. Подвижные захваты 21 выполнены, с одной стороны, с возможностью раздвигаться, чтобы высвободить верхний конец Е1 стропа Е в разомкнутом положении, и, с другой стороны, с возможностью удерживать верхний конец Е1 стропа Е в сомкнутом положении. Устройство 2 крепления показано в виде крюка, но, разумеется, устройство 2 крепления может быть выполнено в любом другом виде для обеспечения крепления стропа Е на вертолете 1.
Как показано на фиг. 2 и 3, устройство 2 крепления содержит средства 22 управления, выполненные с возможностью управлять размыканием и смыканием захватов 21. Средства 22 управления могут быть механическими или электрическими, и предпочтительно их активирует оператор из кабины вертолета 1.
Как было указано выше, груз С может представлять собой перемещаемое оборудование и/или может быть человеком-оператором. Поэтому очень важно ограничить и даже исключить риск случайного сброса груза С с вертолета 1 во время транспортировки. Для этого вертолет 1 оснащен заявленным устройством 3 страховочного крепления для удержания стропа Е в случае случайного размыкания устройства 2 крепления.
Как показано на фиг. 4, устройство 3 страховочного крепления содержит первый трос 31, второй трос 32, механизм 33 соединения тросов 31, 32 и привод 34, выполненный с возможностью управлять размыканием соединительного механизма 33. Первый трос 31 проходит в продольном направлении и содержит крепежный конец 31А, выполненный с возможностью крепления на вертолете 1, и соединительный конец 31В. Аналогично, второй трос 32 проходит в продольном направлении и содержит крепежный конец 32А, выполненный с возможностью крепления на вертолете 1, и соединительный конец 32В. Каждый трос 31, 32 является гибким и предпочтительно выполнен из текстильного материала. Каждый трос имеет ширину, составляющую от 2 до 8 см, предпочтительно порядка 5 см.
Соединительный механизм 33 позволяет соединять соединительные концы 31В, 32В тросов 31, 32 таким образом, чтобы получить общий трос страховочного крепления. Во время использования общий трос страховочного крепления проходит через петлю верхнего конца Е1 стропа Е. Соединительный механизм 33 обеспечивает реверсивное соединение стропа Е, чтобы строп Е можно было опять закрепить с целью другой транспортировки груза С. В сомкнутом положении общий трос страховочного крепления имеет длину, составляющую от 50 см до 500 см, предпочтительно от 60 см до 130 см.
Во время сброса груза С соединительный механизм 33 должен быть разомкнут. Натяжение в соединительном механизме 33 создает усилие сопротивления его размыканию. Поэтому, чтобы облегчить размыкание, соединительный механизм 33 содержит редукторные средства уменьшения усилия сопротивления размыканию соединительного механизма, создаваемого весом стропа Е и груза С. Это позволяет уменьшить входящее усилие, которое должен приложить оператор к приводу 34 для высвобождения груза С, противодействуя усилию сопротивления размыканию.
Как показано на фиг. 5-7, редукторный соединительный механизм 33 содержит первое кольцо 331, второе кольцо 332 и третье кольцо 333. Кольца 331, 332, 333 имеют повышенную механическую прочность, чтобы выдерживать груз С, который имеет большую массу, в частности, превышающую 1,5 тонны. Первое кольцо 331 имеет диаметр, превышающий диаметр второго кольца 332. Второе кольцо 332 имеет диаметр, превышающий диаметр третьего кольца 333. Предпочтительно первое кольцо 331 имеет толщину, превышающую толщину других колец 332, 333, учитывая, что первое кольцо 331 должно быть рассчитано, чтобы выдерживать очень большое тяговое усилие.
Как показано на фиг. 5, первое кольцо 331 закреплено на соединительном конце 31В первого троса 31, тогда как второе кольцо 332 и третье кольцо 333 закреплены на соединительном конце 32В второго троса 32. Второе кольцо 332 и третье кольцо 333 шарнирно соединены со вторым тросом 32 таким образом, чтобы поворачиваться между положением блокировки и положением расцепления. Кольца 332, 333 шарнирно установлены соответственно вокруг осей Х2, Х3, которые расположены ортогонально к оси, вдоль которой проходит второй трос 32.
Как показано на фиг. 5, когда соединительный механизм 33 сомкнут, второе кольцо 332 закинуто в положении блокировки на первое кольцо 331, прижимая его ко второму тросу 32. Точно так же, третье кольцо 333 закинуто в положении блокировки на второе кольцо 332, прижимая его ко второму тросу 32.
Привод 34 блокирует третье кольцо в положении блокировки, чтобы удерживать его прижатым ко второму тросу 32. В этом примере привод 34 выполнен в виде жесткого каната, который установлен с возможностью перемещения скольжением вдоль оси второго троса 32, чтобы блокировать третье кольцо 333. На своем конце привод 34 содержит ручку, за которую может потянуть вручную оператор, чтобы переместить канат и освободить третье кольцо 333. Каскадный монтаж колец 331-333 позволяет блокировать одно кольцо кольцом меньшего размера, которое требует меньшего усилия для своего перемещения. Предпочтительно размер и число колец можно адаптировать для получения соответствующего уменьшения усилия сопротивления размыканию соединительного механизма 33, создаваемого грузом С, соединенным со стропом Е.
В области использования парашютов известна система колец, которая может выдерживать груз 200 кг, но которая не может выдерживать массу более 1 тонны.
Как показано на фиг. 5, чтобы разомкнуть соединительный механизм 33 в присутствии груза 3, оператор перемещает привод 34, действуя тяговым усилием F1, и освобождает третье кольцо 333. Под действием веса груза С второе кольцо 332 увлекается первым кольцом 331, закрепленным на первом тросе 31. В результате происходит поворотное движение R1 третьего кольца 333 вокруг оси Х3 (фиг. 6), затем поворотное движение R2 второго кольца 332 вокруг оси Х2 (фиг. 7), что приводит к освобождению первого кольца 333 и к реальному разъединению. Иначе говоря, получают каскадную последовательность движений колец 333, 332, 331 для постепенного разъединения двух тросов 31, 32.
Согласно предпочтительному варианту, устройство 3 страховочного крепления может содержать кожух (не показан), чтобы предохранять тросы 31, 32 и ограничивать риск повреждения.
Во время использования устройство 3 страховочного крепления установлено под вертолетом 1. Предпочтительно канат привода 34 располагают под тросами 31, 32, чтобы избежать его заклинивания стропом Е, подвешенным к тросам 31, 32. Иначе говоря, канат привода 34 и кольца 331-333 ориентированы вниз, чтобы строп Е входил в контакт только с верхней поверхностью тросов 31, 32. Кроме того, строп Е расположен со стороны второго троса 32, на котором закреплены кольца 332, 333, имеющие меньший размер, чем кольцо 331, закрепленное на первом тросе 31, что позволяет ограничить риск блокировки кольца в петле верхнего конца Е1 стропа Е во время сброса стропа Е.
Устройство 3 страховочного крепления выполнено с возможностью обеспечивать безопасную подвеску, через строп Е, груза С, имеющего большую массу, предпочтительно превышающую 1500 кг. Для размыкания соединительного механизма 33 оператор создает тяговое усилие порядка 15 кг на уровне привода 34. Таким образом, соединительный механизм 33 имеет коэффициент уменьшения, превышающий 70, предпочтительно превышающий 100, при грузе в 1500 кг. Предпочтительно устройство 3 страховочного крепления может выдерживать груз С до 6 тонн.
Далее следует описание способа установки устройства 3 страховочного крепления на вертолете 1, для страховки стропа Е, соединенного с устройством 2 крепления.
Как показано на фиг. 8, чтобы соединить устройство 3 страховочного крепления с вертолетом 1, крепежные концы 31А, 32А тросов 31, 32 соединяют напрямую с конструктивным корпусом 10 вертолета 1, например, при помощи винтов или крюков. Таким образом, усилия, воспринимаемые устройством 3 страховочного крепления, передаются на конструктивный корпус 10.
В альтернативном варианте, как показано на фиг. 9, устройство 3 страховочного крепления можно подвесить к конструктивному корпусу 10. Для этого устройство 3 страховочного крепления содержит третий трос 35, проходящий в продольном направлении и имеющий два монтажных конца 351, 352. Каждый монтажный конец 351, 352 выполнен с возможностью своего крепления на крепежном конце 31А, 32А тросов 31, 32. Таким образом, устройство 3 страховочного крепления принимает вид петли, которую можно подвесить к части корпуса 10 вертолета 1. Третий трос 35 позволяет легко установить устройство 3 страховочного крепления на вертолете 1, который не имеет специальных средств для крепления крепежных концов 31А, 32А тросов 31, 32. Такой третий трос 35 позволяет установить устройство 3 страховочного крепления на уже существующем вертолете 1.
Чтобы удерживать строп Е, петлю, выполненную на конце Е1 стропа Е, устанавливают в устройстве 2 крепления, которое затем смыкают. После этого соединительные концы 31В, 32В устройства 3 страховочного крепления соединяют при помощи соединительного механизма 33, чтобы получить общий трос страховочного крепления, проходящий в петле, выполненной на первом конце Е1 стропа Е. Таким образом, строп Е удерживается устройством 2 крепления и страхуется свободно подвешенным устройством 3 страховочного крепления.
Далее со ссылками на фиг. 10-12 следует описание нескольких сценариев сброса груза С, соединенного с вертолетом 1 через строп Е. В этом примере груз С имеет массу около 1500 кг.
Как показано на фиг. 10, во время транспортировки груза С устройство 2 крепления и устройство 3 страховочного крепления находятся в сомкнутом положении, чтобы обезопасить крепление стропа Е на вертолете 1.
Согласно первому сценарию, показанному на фиг. 11, чтобы сбросить груз С, оператор сначала тянет привод 34 из кабины вертолета, чтобы разомкнуть соединительный механизм 33 устройства 3 страховочного крепления. Усилие F1, прикладываемое оператором, уменьшается, учитывая, что груз С удерживается устройством 2 крепления. Затем оператор может привести в действие средства 22 управления, чтобы разомкнуть захваты 21 устройства 2 крепления и сбросить груз С. Иначе говоря, в первую очередь отключают устройство 3 страховочного крепления, чтобы получить возможность обычного сброса груза С в результате двух независимых действий одного или нескольких операторов.
Согласно второму сценарию, показанному на фиг. 12, при нарушении в работе устройства 2 крепления захваты 21 размыкаются в результате воздействия оператора на средства 22 управления. Устройство 3 страховочного крепления остается в сомкнутом положении и удерживает строп Е. Таким образом, в случае случайного размыкания устройства 2 крепления строп Е продолжает удерживаться устройством 3 страховочного крепления.
Следовательно, груз С удерживается устройством 3 страховочного крепления. Чтобы сбросить груз в 1500 кг, оператор действует тяговым усилием F1 на привод 34, превышающим 1 кг, предпочтительно превышающим 15 кг и меньшим 20 кг. Усилие сопротивления размыканию, создаваемое грузом С, уменьшается кольцами 331-333, что позволяет постепенно разъединить тросы 31, 32. Благодаря коэффициенту уменьшения соединительного механизма 33, груз С большой массы можно освободить при помощи незначительного человеческого усилия. В случае поломки устройства 2 крепления груз можно сбросить практически усилиями одного оператора.
Предпочтительно соединительные концы 31В, 32В тросов 31, 32 могут быть опять соединены, чтобы опять использовать устройство 3 страховочного крепления для другого груза С. Оператору достаточно расположить кольца 331-333 относительно друг друга таким образом, чтобы заблокировать первое кольцо 331 и второе кольцо 332. Затем оператору остается установить на место привод 34, чтобы заблокировать третье кольцо 333.
Кроме того, поскольку устройство 3 страховочного крепления является механическим, для его установки в вертолете не требуется никаких конструктивных изменений. Таким образом, устройство 3 страховочного крепления можно развернуть в любом существующем вертолете практично, быстро и с небольшими затратами. Кроме того, механическое устройство позволяет избегать любых электромеханических помех.