УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ВЕРТОЛЕТОВ (ВАРИАНТЫ)
DEVICE FOR CONNECTING HELICOPTERS (VERSIONS)

:
Устройство относится к авиации, не имеет аналогов и предназначено для соединения вертолетов, преимущественно однотипных, в связки для поднятия неделимого груза, намного превышающего грузоподъемность одного вертолета.
Устройство для соединения вертолетов, состоит из расположенных между соседними вертолетами и крепящихся к ним одной жесткой тяги /далее "тяга"/, двух тросов, расположенных по обе стороны тяги /далее "боковые" тросы/, и двух диагональных тросов, пересекающихся в виде буквы "X" и также расположенных по обе стороны тяги.
Тросы для облегчения веса и уменьшения аэродинамического сопротивления желательно использовать из волокон Спектра, Вектран-2000, Зайлон. Желательно также, чтобы крепления тяг и тросов к вертолету были дистанционно управляемыми из кабины. Причем желательно, чтобы при этом можно было быстро отсоединить тяги и тросы не только от своего вертолета, но и от двух соседних /для быстрого сброса/.
Желательно, чтобы боковые тросы были параллельны тяге.
Тяга может крепиться к вертолетам жестко, по типу "заделка" /это первый вариант устройства/. Это обеспечивает хорошую стабильность связки, но обуславливает повышенные изгибающие нагрузки на тягу и на усиливающие элементы конструкции вертолета.
Поэтому лучше, если тяга крепится к вертолетам или хотя бы к одному из них посредством шарниров ограниченной подвижности или эластичных /второй вариант/. Возможны три подварианта этого варианта: шарнир плоский горизонтальный, шарнир плоский вертикальный и шарнир пространственный. Наиболее предпочтителен последний. Это дает возможность тяге несколько отклоняться, особенно по вертикали, и разгружает тягу от изгибающих моментов. Такая тяга нагружена только на сжатие.
Целесообразно боковые и диагональные тросы на вертолете крепить к одним креплениям. Однако возможна и другая схема крепления, например более широкое крепление диагональных тросов.
Для повышения жесткости получившейся связки диагональные тросы могут крепиться к тяге или включать ее элементы в последовательную систему передачи своих усилий.
Тяга может быть выполнена в виде ферменной конструкции /балки/ из дюралюминия или титана. Или для облегчения конструкции тяга может быть выполнена в виде дюралевого или композитного баллона в виде тонкостенной трубы, заполненной газом под давлением. Давление в таком баллоне должно быть таким, чтобы внутреннее давление газа на торцы такого баллона было чуть больше максимально возможного усилия сжатия тяги. Диаметр баллона должен обеспечивать достаточную прочностную устойчивость тяги.
Второй вариант конструкции допускает большие вертикальные отклонения двух соседних вертолетов в связке, что нежелательно. Для недопущения катастрофы требуются повышенное внимание и мастерство летчика. Для облегчения работы летчика устройство может иметь два дополнительных троса, пересекающихся в вертикальной плоскости между собой и с тягой. Причем для повышения жесткости и облегчения конструкции дополнительные тросы могут крепиться к тяге или включать ее в последовательную систему передачи своих усилий.
Это очень полезно еще и потому, что крепление дополнительных тросов к тяге исключит возможность взаимного крена соседних вертолетов. А крен вертолета в связке может привести к тому, что винт заденет за тягу и произойдет катастрофа.
Тяга при этом обязательно должна быть ферменной конструкции и хорошо работать на изгиб.
Вертолеты в связке могут быть соединены по-разному.
Вертолеты могут быть соединены боками параллельно в линию, или вертолеты могут быть соединены под углом друг к другу и образуют в плане замкнутую фигуру - многоугольник.
Для повышения жесткости замкнутой связки все или часть вертолетов могут быть соединены тросами с центром фигуры, где эти тросы соединены друг с другом.
Для подъема очень большого груза вертолеты могут быть соединены в два концентричных многоугольника, где все или по крайней мере два вертолета внутреннего многоугольника соединены со всеми или с некоторыми вертолетами внешнего многоугольника по крайней мере одним тросом, а лучше двумя.
Возможны и другие устройства для соединения вертолетов. Например, в виде двух параллельных жестких тяг и двух диагональных тросов, пересекающихся между ними в виде буквы "X" /третий вариант/, или в виде двух жестких тяг, пересекающихся в виде буквы "X" /четвертый вариант/. В последнем случае обеспечивается некоторая жесткость конструкции и без тросов, но лучше добавить еще два боковых троса, попарно соединяющих места крепления тяг двух вертолетов.
Варианты с двумя тягами окажутся несколько тяжелее варианта с одной тягой. Кроме того, вариант с одной подвижно соединенной тягой хорош тем, что, меняя длину тросов, можно соединять вертолеты не только параллельно, но и под углом, то есть соединять их в замкнутые кольцевые фигуры.
Пятый вариант устройства состоит из жестко крепящейся сбоку к каждому вертолету тяги, длина которой больше радиуса несущего винта, причем тяги двух соседних вертолетов, соединены шарниром ограниченной плоской или пространственной подвижности или эластичным. А по обе стороны от соединенных тяг имеются боковые тросы. То есть возможны три подварианта этого варианта: с шарниром вертикальной, горизонтальной или пространственной подвижности. Имеют смысл два последних подварианта. Вместо вертикального подварианта лучше применить жесткое соединение, что означает первый вариант устройства.
Для повышения вертикальной жесткости пятый вариант устройства также может иметь два дополнительных троса, только не пересекающихся, а расположенных выше и ниже тяг.
Трос в потоке, особенно при движении с большой горизонтальной скоростью и может начать вибрировать. Чтобы устранить вибрацию, можно повесить на трос острием один или несколько небольших пластмассовых конусов.
На фиг.1, 2, 3, 4 показаны соответственно второй, третий, четвертый и пятый варианты устройства для соединения вертолетов в самую простую связку из двух вертолетов, где: 1 - вертолет, 2 - тяга, 3 - боковые тросы, 4 - диагональные тросы. На фиг.1, 3, 4 тяги ферменные, а на фиг.2 - две тяги в виде трубчатых баллонов из легкого и прочного композита, например углепластика. На фиг.1, 2, 3, 5 тяги соединены с вертолетами пространственным шарниром /эластичным, шаровым или шарниром Гука/, а на фиг.4 таким шарниром соединены между собой две тяги двух соседних вертолетов.
На фиг.5 показано устройство, обладающее вертикальной жесткостью, где 5 - дополнительные тросы.
На фиг.6, 7 показано соединение шести вертолетов, где: 6 - грузовые тросы, 7 - груз. На фиг.6 соединение линейное, вид спереди, а на фиг.7 соединение в виде замкнутой фигуры - правильного многоугольника /вид сверху/. Вертолеты в таком соединении могут быть ориентированы носом к центру, носом от центра или как на фиг.7 - хотя бы приблизительно в сторону предстоящего движения. При этом два верхних на рисунке и два нижних вертолета соединены "валетом", то есть носовое крепление одного соединено с хвостовым креплением другого, и наоборот.
В центре шестиугольника может быть размещен еще один вертолет, удерживаемый четырьмя тросами /показан пунктиром/.
При соединении вертолетов двумя концентричными многоугольниками вокруг шести /семи/ вертолетов на фиг.7 могут быть размещены кольцом еще не менее 12 вертолетов, таким образом, общее количество вертолетов в связке может достигать 20 и более.
Следует отметить одну особенность конструкции вертолетов, соединяемых в замкнутую фигуру: желательно, чтобы киль был цельноповоротный на большой угол, например ±85°.
Следует отметить еще одну особенность соединяемых вертолетов: желательно, чтобы они были двух- или многомоторными, чтобы при отказе одного двигателя вертолет мог бы поддерживать в воздухе хотя бы самого себя, не нарушая конфигурации связки. В этом случае ничего катастрофичного не произойдет - связка продолжит работу.
При применении одномоторных вертолетов спасением при отказе двигателя может быть только быстрый сброс общего груза и быстрая отстыковка тяг и тросов по обе стороны от отказавшего вертолета. Что, конечно, нежелательно, так как груз может быть поврежден.
Можно отметить и третью особенность таких вертолетов: желательно, чтобы для облегчения их маневров на земле они имели управляемое, хотя бы вручную, колесное шасси, оснащенное тихоходным электроприводом.
Разумеется, на случай отказа двигателя желателен запас общей грузоподъемности.
Работает устройство так: на ровном участке земли соседние вертолеты в соответствии с конфигурацией задуманной связки соединяются тягой /тягами/ и тросами по одному из пяти вушеупомянутых вариантов. Затем они осторожно взлетают, не допуская превышения одного вертолета над соседними более чем на 1-2 метра. Для этого можно применить автоматику /гироскоп, расположенный на тяге/, следящую за горизонтальным положением тяг слева и справа от вертолета-лидера, движение которого задает синхронность всей связке. При натяжении грузовых тросов следует проявить осторожность и проверить правильность длины каждого троса. Когда тросы натянутся, горизонтальное положение вертолетов в связке будет соблюдаться само собой, так как длина каждого троса соответственно рассчитана.
В момент освобождения от груза также следует проявить повышенную внимательность - без автоматики вертолеты могут просесть вниз на разные расстояния, что может привести к катастрофе. Кстати, помочь летчику в этот момент может указатель натяжения грузового троса или указатель тяги несущего винта его вертолета. При числе вертолетов в связке более 7-8 следует применить либо автоматику, либо дополнительные тросы, как на фиг.5. С ними катастрофа невозможна.
Данное устройство может найти применение при переброске танков, для доставки тяжелых и негабаритных технологических установок, например, в Арктику, для спасения на море - терпящее бедствие судно водоизмещением до 500 т можно вынуть из воды и поставить прямо в док.
Намного ускорится строительство мостов - все секции одновременно готовятся на берегах и за один день устанавливаются на опоры.
В будущем при создании мощных вертолетов-кранов возможен подъем неделимых грузов весом до 2000-3000 т, что откроет новые перспективы, например, в космонавтике.