Энергопоглощающее вертолётное кресло К-1
ENERGY-ABSORBING HELICOPTER ARMCHAIR K-1

Область техники
Изобретение относится к области авиастроения, более конкретно к конструкциям агрегатов, комплектующих кабину летательного аппарата (например, вертолета), в частности конструкции кресел.
Уровень техники
Известно энергопоглощающее кресло летательного аппарата по патенту № RU 2270138, 05,06,2004 г., кл. B64D 25/04. Энергопоглощающее кресло летательного аппарата содержит каркас, включающий в себя сиденье и спинку, вертикальные стойки, верхний узел подвески, нижний узел подвески каркаса, два амортизатора. Нижние концы вертикальных стоек жестко прикреплены к полу вертолета. Верхний узел подвески выполнен в виде пары ползунов, которые установлены подвижно на вертикальных направляющих. Вертикальные направляющие жестко закреплены на спинке. Нижний узел подвески кресла выполнен в виде поворотной платформы, одним концом установленной в нижней части вертикальных стоек посредством шарнира, а вторым подвижным концом соединенной со средней частью сиденья посредством шарнира с амортизаторами. При этом амортизаторы противоположными концами закреплены в верхних частях вертикальных стоек, а два ползуна связаны с верхними частями вертикальных стоек посредством шарнирных узлов. Амортизаторы могут быть выполнены в виде шарнирных раздвижных тяг. Шарнирные узлы могут быть выполнены в виде вилок, установленных шарнирно в верхних частях вертикальных стоек.
Недостатком данного изобретения является повышенная металлоемкость, массивность конструкции. Кроме того, энергопоглощающее кресло жестко закреплено на полу ЛА, что снижает эксплуатационные качества кресла.
Также известно «Сидение самолета с энергопоглощающими элементами» по патенту GB 2397865, кл. B60N 2/42; B60N 2/427; B64D 11/06; B64D 25/04; F16F 7/12 от 04,08,2004 года. Согласно патенту кресло содержит чашку кресла, каркас, узлы подвески и энергопоглошающие узлы. Чашка кресла выполнена в виде спинки и прикрепленного к ней основания. Каркас выполнен в виде двух параллельных вертикальных стоек, соединенных между собой горизонтальными параллельными друг другу стержнями. Горизонтальные стержни закреплены на концах вертикальных стоек. Стойки и стержни выполнены в виде труб.
Энергопоглощающий узел содержит металлическую пластину и изгибное устройство. Изгибное устройство выполнено в виде коробчатого корпуса с установленными в нем роликами. Металлическая пластина установлена параллельно оси кресла. Один конец пластины закреплен на вертикальной стойке каркаса, а второй - на горизонтальной стойке. При этом пластина расположена в изгибном устройстве так, что взаимодействует со всеми роликами. Пластина может быть выполнена разнотолщинной. Узел подвески выполнен в виде кронштейна, установленного на вертикальных стойках, с проушинами и крепежным элементом, при помощи которого кронштейн закреплен на стенке ЛА. Проушинами узел подвески взаимодействует с изгибным устройством энергопоглощающего узла. При перегрузках узел подвески, соединенный с изгибным устройством, перемещается вдоль пластины, установленной на каркасе кресла так, что перемещение узла подвески и изгибного механизма вызывает пластическую деформацию пластины. За счет пластической деформации пластины происходит энергопоглощение.
Недостатком данного изобретения является повышенная металлоемкость и низкая надежность, в частности, при воздействии на кресло боковых нагрузок.
Известно энергогасящее сиденье по патенту RU 2154595 от 14.10.1998 г., кл. B64D 25/04.
Согласно изобретению энергопоглощающее сиденье члена экипажа летательного аппарата содержит основание с направляющими, на которые посредством верхних и нижних ползунов опирается корпус, механизм стопорения, установленный на основании, пружинный механизм и механизм энергопоглощения. Механизм стопорения снабжен закрепленными на корпусе подпружиненными штырями.
Пружинный механизм поддерживает корпус во время регулировки сиденья по высоте. Механизм энергопоглощения выполнен в виде ножей, закрепленных на направляющих основания с возможностью перемещения вдоль них со срезом продольных выступов в пазах направляющих. Основание снабжено боковыми стойками. Стойки нижними концами встроены в направляющие и соединены с ними посредством срезных штифтов. Стойки выполнены с отверстиями под штыри механизма стопорения. Ножи закреплены на стойках перед торцами направляющих. Торцы направляющих выполнены с пазами под ползуны. Ползуны размещены с наружной стороны основания и снабжены пазами под стойки, которые расположены с внутренней стороны основания. Пазы под стойки выполнены с продольными выступами, расположенными торцами напротив режущих кромок ножей. Цилиндры пружинного механизма закреплены верхними концами на стойках, а нижними концами - на корпусе сиденья.
Работа данного устройства осуществляется следующим образом: при аварийном приземлении летательного аппарата под действием ускорения на сиденье с членом экипажа перегрузка достигает предельно допустимой величины и под действием эксплуатационной нагрузки происходит срез штифтов, и освобожденный от связи корпус сиденья перемещается по направляющим основания на опорных ползунах вместе со стойками, находящимися в зацеплении со штырями механизма стопорения. Ножи, зацепленные на стойках, врезаются в продольные выступы в пазах направляющих и продолжают срезание выступов до полной остановки корпуса сиденья, снижая инерционную нагрузку на тело сидящего за счет гашения энергии удара.
Недостатком данной конструкции кресла является то, что основная часть вертикальной нагрузки от веса сидящего на кресле человека приходится на среднюю часть сиденья, которая расположена на значительном расстоянии впереди от узлов подвески каркаса кресла. Это приводит к тому, что каркас кресла испытывает дополнительные изгибающие моменты, которые, в свою очередь, создают дополнительные нагрузки в горизонтальной плоскости, действующие на узлы подвески каркаса и энергопоглощающие элементы. Это усложняет работу ползунов при энергопоглощающем перемещении кресла, ограничивая диапазон углов возможных аварийных приземлений вертолета, также увеличивается возможность перекоса и заклинения энергопоглощающих элементов.
Кроме того, недостатками данного изобретения является сложность конструкции, расположение срезных штифтов на дополнительных конструкционных элементах, что приводит к увеличению массы кресла и снижению его надежности.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, являетсяэнергопоглощающее кресло летательного аппарата по патенту RU 2500582. Согласно изобретению энергопоглощающее кресло летательного аппарата содержит каркас, выполненный в виде стоек, чашку кресла, узлы подвески и энергопоглощающее устройство.
Стойки снабжены направляющими с жестко установленным в каждом из них энергопоглощающим устройством, которое выполнено в виде коробчатой детали, снабженной пазами под направляющие стоек, проушинами для крепления на стойках каркаса, нишей для установки пластины. Другим концом пластина закреплена на узле подвески, который выполнен в виде ползуна, подвижно установленного в направляющих стоек.
Энергопоглощающее устройство выполнено в виде коробчатой детали, снабженной пазами под направляющие стоек, проушинами для крепления на стойках каркаса, нишей для установки пластины. Другим концом пластина закреплена на узле подвески. Узлы подвески выполнены в виде ползунов, подвижно установленных в направляющих стоек.
Работа энергопоглощающего кресла летательного аппарата (например, вертолета) осуществляется следующим образом. При эксплуатационных нагрузках чашка кресла вместе с сидящим на нем человеком удерживается от перемещения по вертикальным стойкам при помощи энергопоглощающего устройств за счет жесткости ленты.
При аварийном приземлении ЛА, когда ударная перегрузка, действующая на человека, сидящего в кресле, превышает по своему значению допустимые пределы, чашка кресла перемещается вниз. При этом чашка кресла воздействует через нижние ползуны на пластины энергопоглощающих устройств. Пластины, вытягиваясь из корпуса, поглощают энергию ударной нагрузки. При этом чашка кресла, с установленными на ее спинке инерционной катушкой с привязной системой, нижними и верхними ползунами, перемещается вниз по направляющим относительно вертикальных стоек.
Недостатками данной конструкции являются то, что при эксплуатационных нагрузках чашка кресла вместе с сидящим на нем человеком удерживается от перемещения по вертикальным стойкам при помощи энергопоглощающего устройств за счет жесткости ленты, что в условиях действия вибраций, небольших перегрузок лента вытягивается из своего корпуса, что приводит к понижению надежности срабатывания энергопоглощающих устройств при действии больших перегрузок.
Сущность изобретения
Задачей настоящего предлагаемого изобретения является разработка кресла ЛА, обладающего повышенной надежностью и малой металлоемкостью.
Кроме того, конструкция кресла должна позволять расширить его функциональные возможности путем сохранения его работоспособности при увеличении диапазона углов возможных аварийных приземлений.
Поставленная задача достигается тем, что в кресле члена экипажа летательного аппарата (например, вертолета), содержащем чашку кресла, каркас, который имеет две параллельные вертикальные стойки, выполненные в виде единого элемента, на передней поверхности которых выполнены Т-образные направляющие с расположенными на них верхними и нижними кронштейнами подвески чашки кресла, при этом нижние кронштейны подвески чашки кресла связаны с энергопоглощающим устройством, верхние кронштейны навески снабжены полочкой и связаны с направляющими с помощью стального вкладыша, одним концом закрепленного на направляющей, а другим концом скрепленного с полочкой кронштейна заклепкой, при этом между проушинами установлен прижим, который крепится к кронштейну винтом и предназначен для фиксации осевого перемещения заклепки.
Такое выполнение крепления кресла к стойке позволяет обеспечить надежное срабатывание энергопоглощающего устройства при воздействии высоких ударных перегрузок.
Перечень чертежей
Изобретение поясняется чертежами, на которых:
фиг. 1 показывает вид на кресло сзади;
фиг. 2 показывает вид на стойку сбоку, при снятой чашке кресла;
фиг. 3 показывает сечение Б-Б, а именно верхний кронштейн;
фиг. 4 - показывает вид В, а именно нижний кронштейн.
Осуществление изобретения
Кресло вертолетное содержит каркас, выполненный в виде 2-х стоек, чашку кресла, заднюю крышку спинки кресла и два верхних и два нижних кронштейна крепления чашки кресла на стойках.
Стойки 2а, 2b (Фиг. 2) являются одним из основных элементов конструкции каркаса кресла.
Стойки предназначены для установки кресла. Стойки выполнены в виде Г-образных кронштейнов, снабженных направляющими рельсами и креплениями к полу.
Кроме того, стойки 2а, 2b (Фиг. 2) предназначены для размещения на них деталей энергопоглощающего элемента.
Стойки выполнены из алюминиевого сплава Д16Т с покрытием Ан. Окс. /Эмаль ЭП-140.
Стойки выполнены коробчатого сечения, имеют ребра жесткости для уменьшения веса. Передняя поверхность стойки выполнена в виде Т-образной направляющей для обеспечения перемещения кронштейнов 3, 4 (Фиг. 2) навески чаши сидения 1 (Фиг. 1) при поглощении удара, поверхность направляющей покрыта составом МС-2000 или ВАП-2. В конструкции кресла используются две стойки (2а и 2b Фиг. 2).
На каждую стойку крепятся:
- верхний кронштейн крепления 3 (Фиг. 2) чаши кресла;
- упор верхнего кронштейна 5 (Фиг. 2);
- нижний кронштейн крепления 4 ((Фиг .2) чаши кресла;
- контейнер 6 (Фиг. 2) с энергопоглощающим элементом;
- кронштейны крепления 7 (Фиг. 2) кресла к воздушному судну (ВС);
- распор 8 (Фиг. 1);
- растяжки 9 (Фиг 1).
Верхний кронштейн 3 (Фиг. 2) крепления чаши кресла выполнен из стали 3ОХГСА с антикоррозионным покрытием. Кронштейн представляет собой скобу, которая охватывает направляющую поверхность стойки. На скобе расположены две проушины: внешняя и внутренняя. На внутренней проушине приклепана анкерная гайка для болта крепления чаши кресла. На проушинах предусмотрены фаски для удобства установки чаши кресла.
Между проушинами установлен прижим 10 (Фиг. 3), который крепится к кронштейну винтом 11 (Фиг. 3). Прижим 10 предназначен для фиксации осевого перемещения фиксирующей верхний кронштейн заклепки 12. Для обеспечения надежного срезания на верхней поверхности направляющей установлен стальной вкладыш 13. Вкладыш крепится к стойке винтом 14 (Фиг. 3) и болтом 15 (Фиг. 3) совместно с упором 5 (Фиг. 3) верхнего кронштейна. Кронштейн 4 снабжен полочкой, которая скреплена с вкладышем 13 заклепкой 12. Таким образом, заклепка фиксирует верхний кронштейн на направляющей и предохраняет от срабатывания энергопоглощающий элемент при полетных перегрузках. При аварийной посадке под нагрузкой заклепки 12 срезаются, позволяя верхним кронштейнам вместе с чашей кресла перемещаться по направляющим.
В верхней части стоек 2а, b (Фиг. 1) установлены упоры 5 (Фиг. 2), которые предназначены для предотвращения выпадения верхних кронштейнов. 3 (Фиг. 2).
Упор 5 (Фиг. 3) предназначен для предотвращения выпадения верхних кронштейнов. Упор выполнен из стали ЗОХГСА с антикоррозионным покрытием и представляет собой пластину с отверстием под потайной винт. Упор крепится к стойке болтом 15 (Фиг. 3) совместно с вкладышем 13 (Фиг. 3).
Нижний кронштейн 4 (Фиг. 4) крепления чаши кресла выполнен из стали 3ОХГСА с антикоррозионным покрытием. Кронштейн представляет собой скобу, которая охватывает направляющую поверхность стойки. На скобе расположены две проушины: внешняя и внутренняя. На внутренней проушине приклепана анкерная гайка для болта крепления чаши кресла.
Контейнер энергопоглощающего элемента 6 (Фиг. 2) выполнен из стали 3ОХГСА с антикоррозионным покрытием. Контейнер представляет собой скобу, которая охватывает направляющую поверхность стойки. В верхней части скобы предусмотрена площадка для крепления энергопроглощающего элемента (ленты) 16 (Фиг. 4) с помощью прижима 17 (Фиг. 4) и двух винтов 18 (Фиг. 4).
В верхней части контейнер имеет проушины и через них шарнирно закреплен на стойке с помощью оси 20 (Фиг. 4). Ось фиксируется шайбой.
Внутри контейнера установлен энергопоглощающий элемент 16 (Фиг. 4).
Он выполнен из листа нержавеющей стали AiSi 304 толщиной 1,5 мм. Элемент имеет U-образную форму, на фиксируемом конце имеется петля с дополнительным отгибом. Фиксируемый конец устанавливается на нижний кронштейн крепления 4 (Фиг. 4) чаши кресла с помощью прижима 17 (Фиг. 4) и двух винтов, в петлю элемента устанавливается фиксатор 19 (Фиг. 4). Свободный конец упирается в контейнер.
Чашка кресла (не показана) выполнена в виде монолитного изделия из полимерного композиционного материала, например стекла или углепластика, и снабжена мягкими элементами.
Мягкие элементы чашки кресла выполнены из пенополиуретана с огнеупорной прокладкой. Пенополиуретановая подушка кресла может быть выполнена различной степени мягкости, удовлетворяющей требованиям безопасности полета. Чехол для подушки кресла члена экипажа выполнен из натуральной кожи или ткани.
Привязная система (не показана) предназначена для пристегивания и удержания члена экипажа в кресле во время взлета и посадки, а также при аварийной посадке на сушу или воду, при появлении внештатных перегрузок в аварийной ситуации.
Работа кресла члена экипажа вертолета осуществляется следующим образом.
При эксплуатационных нагрузках кресло вместе с сидящим на ней членом экипажа, удерживается от перемещения по направляющим стоек 2а, b (Фиг. 1) при помощи верхних кронштейнов навески, закрепленных на стойках заклепками 12.
При аварийной посадке инерциальная нагрузка от сидящего человека воспринимается чашей кресла и через болты крепления чаши передается на верхние 3 (Фиг. 2) и нижние кронштейны 4 (Фиг. 2) стоек 2а, b (Фиг. 1). Кронштейны начинают скользить по направляющей поверхности вниз, при этом: срезаются заклепки верхних кронштейнов, нижние кронштейны смещаются относительно контейнера и вытягивают за собой энергопоглощающий элемент 16 (Фиг. 4). За счет того, что контейнер закреплен на стойке, и паз, в котором уложен энергополощающий элемент, не дает ему изгибаться, происходит пластическая деформация элемента и соответственно гашение энергии удара.
Такое выполнение крепления верхних кронштейнов при помощи срезных заклепок, соединяющих кресло с направляющими, посредством стального вкладыша, обеспечивает надежное крепление кресла при эксплуатационных нагрузках при выключенных из работы энергопоглощающих устройств и надежность срабатывания энергопоглощающих устройств при воздействии высоких перегрузок.
Таким образом, применение данного устройства кресла позволяет оптимизировать нагрузки, действующие на экипаж при аварийном приземлении, значительно уменьшить возможность перекоса и заклинения подвижных элементов силового каркаса кресла.
Вынесение в отдельный механизм энергопоглощающих устройств позволяет уменьшить вес силового каркаса кресла, упростить его конструкцию, что немаловажно при использовании кресла на летательном аппарате.
Кроме того, данное устройство обеспечивает быстрый доступ ко всем узлам энергопоглощающего кресла летательного аппарата, тем самым повышает его эксплуатационные показатели.