УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОНТАЖА КОНСТРУКЦИЙ ВЕРТОЛЕТОМ

Устройство относится к авиационной технике, в частности к оборудованию вертолетов, используемых для транспортирования груза на внешней подвеске и для выполнения строительно-монтажных работ.
Известно устройство для монтажа конструкций вертолетом по патенту РФ №2028968, кл. В 64D 9/00, Е04Н 12/34, 1992 г, содержащее внешнюю подвеску, включающую верхний замок вертолета, вертлюг, суммирующее звено с двумя сходящимися к нему связями, к которым присоединена траверса с грузовыми канатами на концах, и систему азимутальной ориентации траверсы, выполненную в виде исполнительных звеньев привода, каждый из которых связан с одним из концов траверсы, а другим связан с фюзеляжем. Приводы выполнены в виде двух жестких телескопических тяг - силовых цилиндров. Такое исполнение системы азимутальной ориентации обеспечивает повороты груза по азимуту в режиме висения вертолета при выполнении монтажных работ. Недостаток устройства заключается в малом угле поворота груза (не более ±30°), а также в малоэффективном использовании тягового усилия от привода, специально установленного на летательный аппарат. Большие габариты устройства затрудняют его использование на вертолетах с малым клиренсом.
Известно другое устройство для монтажа конструкций вертолетом по патенту РФ №2196709, кл. B64D 9/00, 2000 г, содержащее внешнюю подвеску, включающую верхний замок вертолета, вертлюг, суммирующее звено с двумя сходящимися к нему связями, к которым присоединена траверса с грузовыми канатами, снабженными на концах грузозахватами, и систему ориентации груза по азимуту, включающую втулки, установленные на концах траверсы с возможностью вращения вокруг ее продольной оси, исполнительные звенья, присоединенные к втулкам и двум приводам, закрепленным на фюзеляже. При включении приводов в разных направлениях, т.е. при натяжении одного из исполнительных звеньев и ослаблении другого, происходит поворот траверсы. Углы поворота траверсы по азимуту в обоих направлениях (по часовой стрелке и против нее) больше, чем у предыдущего аналога. При включении обоих приводов в одном направлении - "на уборку" траверса вместе с другими узлами внешней подвески, расположенными выше нее, подтягиваются к фюзеляжу в посадочное положение. Устройство в посадочном положении имеет малые габариты и может размещаться на вертолетах с малым клиренсом. Недостатком устройства является малая эффективность привода при выводе траверсы из крайних положений, в которых плечо тяговых усилий приближается к нулю. Это приводит к соответствующим осложнениям в управлении устройством.
Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является устройство для монтажа конструкций вертолетом по патенту РФ №2136547, кл. B64D 9/00, 1996 г, содержащее внешнюю подвеску, включающую верхний замок вертолета, вертлюг, суммирующее звено с двумя сходящимися к нему связями, к которым присоединена траверса с грузовыми канатами, снабженными на концах грузозахватами, и систему ориентации груза по азимуту, включающую втулки, установленные на концах траверсы с возможностью вращения вокруг продольной оси траверсы, к каждой из втулок перпендикулярно прикреплен рычаг с возможностью поворота в плоскости траверсы, исполнительные звенья, соединенные с рычагами и приводами, закрепленными на фюзеляже. Каждый из приводов выполнен в виде лебедки, связанной с одним из концов траверсы посредством рычага и исполнительного звена - гибкой тяги (троса). Крепление рычагов к траверсе посредством двух шарниров может обеспечить более эффективное действие привода при лучших условиях передачи управляющих усилий и повышении крутящего момента за счет увеличения плеча действия тяговых сил в крайних положениях траверсы. Устройство может также приводиться в посадочное положение с малыми габаритами.
Недостатком устройства является возможность свободного (без ограничений) вращения рычагов с втулками. На переходных режимах работы устройства при ослабленных тросах это может привести к неконтролируемому повороту рычагов за пределы необходимого при эксплуатации диапазона углов, в результате чего возможен заброс тросов за траверсу, их перепутывание и потеря работоспособности устройства. В таких случаях может потребоваться дополнительное время для устранения экипажем нештатных ситуаций. В результате могут увеличиться время висения вертолета над монтажной площадкой и психофизические нагрузки на экипаж. В случае невозможности восстановления работоспособности последует вынужденный возврат вертолета с грузом на посадочную площадку.
Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков и достижение нового технического результата.
В предлагаемом устройстве новый технический результат заключается в повышении надежности работы устройства за счет устранения возможности свободного вращения втулок с установкой рычагов в нерасчетные положения и снижения вероятности предпосылок к поломкам устройства в полете, повышении производительности работ и упрощении работы экипажа в процессе управления устройством. Новый технический результат обеспечивается за счет введения в устройство дополнительных элементов, определенным образом взаимосвязанных с имеющимися.
В частности, этот технический результат в устройстве для монтажа конструкций вертолетом, включающем систему внешней подвески, содержащей верхний замок вертолета, вертлюг, суммирующее звено с двумя сходящимися к нему связями, к которым присоединена траверса с грузовыми канатами на концах, и систему азимутальной ориентации траверсы, содержащую втулки, установленные на концах траверсы с возможностью вращения вокруг продольной оси траверсы, к каждой из втулок прикреплен рычаг с возможностью поворота в плоскости траверсы, исполнительные звенья, подсоединенные к рычагам и связанные с приводом, установленным на вертолете, достигается тем, что втулки подпружинены относительно траверсы, причем на торцах втулок выполнены вырезы, а траверса на концах снабжена выступами, взаимодействующими с вырезами на втулках для ограничения вращения втулок в диапазоне, соответствующем эксплуатационным углам установки рычагов, как при поворотах траверсы по азимуту в полете, так и при посадке вертолета.
Траверса на каждом конце может быть снабжена пустотелой цапфой для втулки, внутри цапфы установлена пружина кручения, причем один крайний виток пружины зафиксирован относительно траверсы, а противоположный крайний виток пружины связан с втулкой посредством промежуточных звеньев.
Кроме того, каждая пружина предварительно закручена с целью обеспечения вращающего момента, необходимого для удержания рычага в исходном положении при отсутствии тяговых усилий в исполнительных звеньях, что снижает возможность ослабления исполнительных звеньев, выполненных в виде тросов, и исключает их перепутывание.
На чертежах представлено предлагаемое устройство, где:
на фиг. 1 - общий вид вертолета с устройством в полете (в поперечной плоскости);
на фиг. 2 - вид траверсы в плане при повороте по азимуту;
на фиг. 3 - законцовка траверсы устройства в разрезе с двухшарнирным креплением рычага к траверсе;
на фиг. 4 - вертолет с устройством в посадочном положении.
Предлагаемое устройство устанавливается на вертолет 1. Оно состоит из внешней подвески и системы ориентации груза по азимуту.
Внешняя подвеска включает верхний замок 2 с закрепляемым в нем наконечником 3, к которому посредством вертлюга 4, суммирующего звена 5 и сходящихся к нему связей 6 присоединена траверса 7 с грузовыми канатами 8, которые снизу снабжены грузозахватами 9 (крюками или электрозамками).
Система ориентации груза включает следующее. На концах траверсы 7 выполнены пустотелые цапфы 10, на которых установлены втулки 11 с возможностью вращения вокруг продольной оси траверсы 7 (фиг. 3). Закрепленная на конце цапфы 10 упорная втулка 12, предотвращает смещение втулки 11 вдоль цапфы 10. На торце каждой втулки 11 выполнен вырез 14, а цапфа 10 снабжена выступами 15, сопрягаемыми с вырезами 14. Размер вырезов 14 по дуге ограничивает эксплуатационный диапазон вращения втулок 11 до 100°. На втулках 11 диаметрально противоположно прикреплены бобышки 16 с резьбовыми отверстиями, в которых посредством полуосей 17 закреплены рычаги 18 с возможностью поворота в плоскости траверсы 7. Кроме того рычаги 18 имеют возможность поворота вместе с втулками 11 в пределах эксплуатационного диапазона, чем исключаются их свободное круговое вращение.
Каждый рычаг 18 может быть выполнен в виде двух треугольных пластин 19 (верхней и нижней на фиг. 3), соединенных между собой ребром жесткости 20. В одном углу обеих пластин 19 выполнены отверстия для полуосей 17. В другом углу между пластинами 19 шарнирно закреплен узел подцепки исполнительного звена 21 (фиг. 1 и 2), а в третьем углу к пластинам прикреплена опорная поверхность 22 для взаимодействия рычага 18 с траверсой 7.
Внутри каждой из цапф 10 размещена пружина кручения 23, у которой один крайний виток (правый на фиг. 3) закреплен в пробке 24, зафиксированной относительно траверсы 7 болтом 25. Противоположный крайний виток пружины 23 (левый) закреплен в пробке 26, которая имеет возможность вращения внутри упорной втулки 12, закрепленной на конце цапфы 10. Пробка 26 посредством промежуточных звеньев - диска 27 и пластин 28 сопряжена с полуосями 17, что обеспечивает вращение втулки 11 под действием пружины 23. Предварительно, при сборке траверсы 7 пружины 23 закручивают на несколько оборотов, чтобы их усилие превышало силу веса рычагов 18. Поэтому в исходном положении выступ 15 под действием пружины 23 прижат к верхней кромке выреза 14 и рычаг 18 расположен около вертикали.
Оба исполнительных звена 21, выполнены в виде гибких тяг (тросов) и запасованы на барабаны двух лебедок 29.
Устройство собирают в посадочном положении, в котором оно занимает минимальные габариты и вписывается в малый клиренс вертолета на стоянке.
Устройство работает следующим образом. После взлета вертолета 1 устройство приводят в рабочее положение. Для этого включением обеих лебедок 29 в одном направлении - на выпуск тросов 21 опускают траверсу 7 в положение, при котором она вместе со сходящимися связями 5 и грузовыми канатами 8 находится в вертикальной поперечной плоскости вертолета 1, проходящей через верхний замок 2. При поперечном (исходном) расположении траверсы 7 рычаги 18, имея возможность вращения в шарнире 17, прижимаются к ней своими опорными поверхностями 22 под действием тяговых усилий в тросах 21. При этом каждый рычаг 18, имея возможность вращения вместе с втулкой 11 относительно траверсы 7, под действием тяговых усилий в тросах 21 отклоняется от горизонтального положения на угол подхода тросов к траверсе 7. С таким расположением внешней подвески вертолет заходит на подцепку груза. После подцепки груз вертолетом поднимают над землей и поворотом траверсы 7 устанавливают в транспортное положение (например, с минимальным аэродинамическим сопротивлением), включая лебедки 29 во встречных направлениях. Этим обеспечивают поворот траверсы 7 за счет разности усилий в тросах 21: трос с наибольшим усилием будет ведущим, а противоположный ведомым.
При повороте траверсы 7 углы между нею и тросами изменяются в двух плоскостях (горизонтальной и вертикальной) на разные величины в зависимости от присоединения их к левому или правому концам траверсы и соответственно от удаления или приближения к приводам 29. Рычаги 18, поворачиваясь на двух шарнирах, устанавливаются в направлении действия тяговых усилий в тросах 21. Этим исключается возможность заломов в узлах их подцепки к рычагам 18, т.е. не допускается возможность нерасчетного нагружения деталей и их поломок. При ослаблении хотя бы одного из тросов 21, пружина 23 поднимает соответствующий рычаг 18, устанавливая его в пределах диапазона вращения втулки 11 и предотвращая лишнюю свободу рычага. При этом исключается возможность захлеста и запутывания ослабленного троса 21 при его натяжении лебедкой 29.
При зависании вертолета 1 с грузом над местом монтажа устраняют рассогласование между осями груза и фундамента поворотом траверсы 7 на необходимый угол по азимуту, включая лебедки 29 во встречных направлениях. В процессе поворота траверсы 7 каждый рычаг 18 работает с особенностями, в зависимости от его расположения на траверсе и от величины тягового усилия. Например, при ведущем правом тросе 21 (фиг. 2) правый рычаг 18 под действием силы тяги, поворачивается на полуосях 17 с отходом опорной поверхности 22 от траверсы 7, которая может совершать поворот вплоть до крайнего положения (угол ϕ). В этом положении правый рычаг 18 становится продолжением траверсы 7 (располагаются на одной линии), и поэтому дальнейший поворот становится невозможным. Другой (левый) рычаг 18 меньшим тяговым усилием все время прижимается своей опорной поверхностью 22 к траверсе 7. Благодаря этому силовому замыканию левый рычаг 18 всегда готов быть ведущим при необходимости поворота траверсы 7 в противоположном направлении. Поэтому при переключении режима работы лебедок 29 и превышении тягового усилия в левом тросе 21, выполняется поворот траверсы 7 в обратном направлении. Причем при выводе траверсы 7 из крайнего положения левый рычаг 18 обеспечивает увеличение плеча для вращающего момента. В результате повышается эффективность тягового усилия от привода 29. Совместив груз по азимуту с проектными отметками, снижением вертолета 1 груз устанавливают на фундамент, и производят отцепку грузозахватов 9. Вернув траверсу 7 в исходное поперечное положение, вертолет 1 направляют на посадку. Перед посадкой устройство приводят в посадочное положение, в котором подпружиненные рычаги 18 отслеживают направление тяговых усилий в тросах (фиг. 4).
Предлагаемое устройство изготовлено и проверено в летных испытаниях на вертолете Ми-26, в которых подтверждена его надежность и работоспособность. Введение пружин 23 и ограничение диапазона вращения втулок обеспечило упорядоченное положение рычагов при их сложном движении, состоящем из вращения вместе с втулкой и поворотов относительно траверсы в ее плоскости. Исключено свободное вращение рычагов под действием аэродинамических сил при разгоне и торможении вертолета или под действием своего веса при колебаниях вертолета на висении, т.к. пружины всегда выбирают появившуюся слабину тросов. В результате не допускаются чрезмерное ослабление и перехлесты тросов. В то же время может быть облегчена работа и повышена производительность экипажа, т.к. при эксплуатации предложенного устройства гарантирован эффективный вывод траверсы из крайних положений. С помощью устройства смонтировано несколько объектов.