СТОПОРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ В ЛЕТАТЕЛЬНОМ АППАРАТЕ КОНТЕЙНЕРОВ И СПОСОБ ИХ КРЕПЛЕНИЯ
AIRCRAFT CONTAINER RETAINING DEVICE AND METHOD OF LOCKING CONTAINERS

Область применения изобретения
Настоящее изобретение имеет отношение к стопорному устройству и к способу крепления контейнера для летательного аппарата, а также к использованию стопорного устройства для крепления контейнера.
Предпосылки к созданию изобретения
Существуют очень жесткие требования относительно крепления грузовых контейнеров в грузовом пространстве летательного аппарата. Должны быть гарантированы достаточная прочность средств крепления груза и отсутствие ослабления средств крепления груза за счет маневров летательного аппарата, так как это может привести к повреждению конструкции летательного аппарата.
До настоящего времени грузовые контейнеры для воздушной перевозки и поддоны, такие как, например, устройства комплектования грузов (ULD), крепят к полу грузового отсека летательного аппарата с помощью болтов. По практическим соображениям при загрузке необходим дополнительный зазор между ULD и болтом, который необходимо принимать во внимание при проектировании. За счет этого зазора ULD может свободно перемещаться во время полета, так что, в зависимости от маневров летательного аппарата, время от времени происходит соударение указанного ULD со стопорными устройствами, с определенной скоростью v и ускорением а. Эти динамические нагрузки должны восприниматься запирающим элементом (устройством) и передаваться на конструкцию летательного аппарата.
До настоящего времени размеры болтов и пола грузового отсека выбирают чисто статистически, не принимая однако во внимание фактор люфта, то есть динамические ударные нагрузки контейнеров во время маневров в полете. По этой причине существенные запасы вводят в проектные расчеты, связанные с болтами, чтобы исключить любое возможное повреждение этих запирающих элементов. Решающими факторами, определяющими уровни динамических нагрузок, являются ударные скорости v, которые зависят от величины люфта и от сил а ускорения, воздействующих на летательный аппарат.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание экономичного и имеющего пониженный вес стопорного устройства для контейнеров.
В соответствии с изобретением предлагается стопорное устройство для крепления контейнеров для летательного аппарата, которое содержит по меньшей мере одно запирающее устройство с удерживающим элементом. По меньшей мере одно запирающее устройство может быть прикреплено к полу летательного аппарата. Это по меньшей мере одно запирающее устройство может быть прикреплено к полу летательного аппарата таким образом, что создается зазор, для центровки контейнера, между контейнером и по меньшей мере одним запирающим устройством. Удерживающий элемент запирающего устройства выполнен с возможностью перемещения в направлении коммерческой нагрузки таким образом, что регулируется зазор между запирающим устройством и коммерческой нагрузкой.
Предлагается также способ крепления контейнеров для летательного аппарата. Способ включает в себя операцию прикрепления запирающего устройства к полу летательного аппарата при помощи удерживающего элемента. По меньшей мере одно запирающее устройство прикреплено к полу таким образом, что между контейнером и по меньшей мере одним запирающим устройством создается зазор для центровки контейнера.
При помощи стопорного устройства в соответствии с настоящим изобретением можно крепить контейнер в летательном аппарате в два этапа. В первой операции контейнер перемещают в заданное положение и при помощи запирающего устройства в соответствии с настоящим изобретением указанный контейнер фиксируют (удерживают) в заданном положении. При наличии зазора между запирающим устройством и контейнером можно производить центровку контейнера, например центровку устройства комплектования грузов (ULD) или грузового контейнера для воздушной перевозки, в желательном положении. При помощи удерживающего элемента запирающего устройства, в соответствии с настоящим изобретением, зазор между запирающим устройством и контейнером может быть устранен или уменьшен. За счет этого стопорного устройства в соответствии с настоящим изобретением могут быть существенно снижены динамические нагрузки, так как любой люфт между контейнером и стопорным устройством и, следовательно, скорость соударения, могут быть существенно снижены или исключены. При этом могут быть снижены вес и габаритные размеры стопорных устройств, так как динамические нагрузки существенно снижаются за счет уменьшения люфта, так что указанные динамические нагрузки можно практически не принимать во внимание при проектных расчетах стопорного устройства. Более того, снижаются нагрузки, воздействующие на конструкцию летательного аппарата, в частности на пол летательного аппарата, так что при проектных расчетах конструкции можно использовать конструктивное решение с меньшим весом.
Всесторонние испытания показали, что факторы динамической нагрузки могут существенно превосходить по важности факторы статической нагрузки. Динамические ударные нагрузки решающим образом определяются жесткостью и весом пустого ULD. Коммерческая нагрузка в ULD, которая часто во много раз превышает вес пустого ULD, имеет относительно малое влияние на динамическую нагрузку. За счет уменьшения зазора при помощи стопорного устройства в соответствии с настоящим изобретением может быть снижена динамическая нагрузка, возникающая за счет перемещений ULD, поэтому могут быть использованы более легкие конструкции стопорного устройства и летательного аппарата. Более того, все же имеется зазор для центровки контейнера, так что не возникают функциональные недостатки за счет стопорного устройства в соответствии с настоящим изобретением.
В соответствии с другим примерным вариантом осуществления настоящего изобретения удерживающий элемент содержит резьбовой стержень для регулировки зазора. Это позволяет получить простое решение, при помощи которого зазор может быть уменьшен в особом или заданном положении, за счет ввинчивания или вывинчивания резьбового стержня.
В соответствии с еще одним примерным вариантом стопорного устройства удерживающий элемент содержит эксцентриковый стопорный элемент с зацепляющими зубцами и элемент зацепления. При этом удерживающий элемент выполнен таким образом, что стопорный элемент может быть введен в зазор, и положение стопорного элемента может быть зафиксировано за счет входа в зацепление зацепляющих зубцов стопорного элемента с элементом зацепления. Этот вариант стопорного устройства позволяет регулировать зазор окончательным образом, когда эксцентриковый стопорный элемент перемещают в заданное положение и блокируют.
В соответствии с еще одним примерным вариантом элемент зацепления может иметь ножной рычаг для запирания стопорного элемента на месте. Это позволяет быстро и гибко закреплять контейнер в грузовом отсеке. Когда оператор, например, вручную устанавливает в заданное положение и центрирует контейнер, он может блокировать контейнер в желательном положении за счет простого срабатывания ножного рычага. Это позволяет крепить и центрировать контейнер удобным и очень быстрым образом.
В соответствии с примерным вариантом стопорное устройство дополнительно содержит крепежную направляющую с регулировочными отверстиями, причем указанная крепежная направляющая прикреплена к полу летательного аппарата. Следовательно, по меньшей мере одно запирающее устройство может быть закреплено с возможностью регулировки в заданном положении вдоль направляющей таким образом, что может быть создан зазор между контейнером и запирающим устройством. Это позволяет регулировать запирающее устройство ранее перемещения коммерческой нагрузки в заданное положение.
В соответствии с другим примерным вариантом осуществления настоящего изобретения стопорное устройство дополнительно содержит по меньшей мере один демпфирующий элемент. Этот по меньшей мере один демпфирующий элемент закреплен между удерживающим элементом и контейнером таким образом, что движения контейнера могут быть демпфированы. Следует иметь в виду, что, особенно в случае не демпфированных систем крепления для контейнеров, часто происходят деформации или повреждение стопорного устройства или контейнера. Настоящее изобретение позволяет исключить такие деформации или повреждение. Даже в случае небольших зазоров демпфирование является предпочтительным, так как в противном случае большие ударные импульсы, вызванные соударением контейнеров, должны восприниматься запирающими элементами или полом летательного аппарата.
В соответствии с другим примерным вариантом, стопорное устройство дополнительно содержит элемент контроля, например с электрическими датчиками. Элемент контроля выполнен таким образом, что в случае нарушения нормальной работы стопорного устройства вырабатывается сигнал индикации. За счет этого можно заблаговременно обнаружить любое нарушение нормальной работы или повреждение стопорного устройства, так что своевременно может быть проведен безопасный ремонт. За счет этого существенно снижается вероятность аварии в грузовом отсеке летательного аппарата.
В соответствии с другим примерным вариантом стопорное устройство содержит множество запирающих устройств с удерживающими элементами. Множество запирающих устройств окружают контейнер таким образом, что создается зазор для центровки контейнера. Удерживающие элементы множества запирающих устройств могут перемещаться в направлении контейнера таким образом, что может регулироваться зазор между множеством запирающих устройств и контейнером. Этот примерный вариант изобретения позволяет при помощи стопорного устройства принимать динамические нагрузки, которые воздействуют на контейнеры в результате различных маневров в полете. Таким образом, могут быть снижены динамические нагрузки во всех направлениях, например вдоль продольной оси (оси х) летательного аппарата, или в ортогональном направлении к ней (вдоль оси у или z). Например, в случае крена или рыскания летательного аппарата часто возникают динамические нагрузки не только в направлении оси х или в продольном направлении летательного аппарата, но также в ортогональном направлении или в направлении оси у, так что и в этих случаях для крепления контейнера может быть использовано стопорное устройство в соответствии с настоящим изобретением.
Варианты стопорного устройства подходят также как для способа, так и для летательного аппарата и для использования, и наоборот.
Таким образом, стопорное устройство в соответствии с настоящим изобретением и способ в соответствии с настоящим изобретением позволяют создать систему регулируемого запирания, при помощи которой функции центровки и запирания (блокирования) на месте могут быть выполнены за счет простой конструкции. Таким образом, например, контейнер сначала может быть перемещен в заданное положение в грузовом пространстве летательного аппарата, а затем может быть отцентрован и после этого блокирован на месте.
Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания его примерных вариантов, приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых аналогичные детали имеют одинаковые позиционные обозначения.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 схематично показано стопорное устройство в соответствии с известным состоянием техники.
На фиг.2 схематично показан примерный вариант настоящего изобретения.
На фиг.3 схематично показан другой примерный вариант настоящего изобретения.
На фиг.4 схематично показан еще один примерный вариант настоящего изобретения.
На фиг.5 схематично показаны силы, действующие между нагрузкой и контейнером.
На фиг.6 показан обычный способ крепления в соответствии с известным состоянием техники.
На фиг.7 схематично показан примерный вариант удерживающего элемента и запирающего устройства.
На фиг.8 схематично показан вариант с использованием эксцентрикового стопорного элемента с зацепляющими зубцами.
На фиг.9 схематично показан эксцентриковый стопорный элемент, который может быть приведен в действие при помощи ножного рычага.
Подробное описание изобретения
На фиг.2 показан примерный вариант настоящего изобретения. Стопорное устройство для крепления контейнеров 2 для летательного аппарата закреплено при помощи запирающего устройства 1, которое может быть прикреплено к полу летательного аппарата 3 при помощи удерживающего элемента 4. По меньшей мере одно запирающее устройство 1 может быть прикреплено к полу летательного аппарата 3 таким образом, что между контейнером 2 и по меньшей мере одним запирающим устройством 1 создается зазор 13 для центровки контейнера 2. Затем удерживающий элемент 4 стопорного устройства перемещают в направлении полезной нагрузки 2 таким образом, что может быть проведена регулировка зазора 13 между запирающим устройством 1 и полезной нагрузкой 2.
На фиг.1 показано стопорное устройство в соответствии с известным состоянием техники. Коммерческая нагрузка 2' размещена в контейнере 2 так, что во время маневров в полете летательного аппарата возникают относительные перемещения между контейнером 2 и полом 3 летательного аппарата. Контейнер 2 прикреплен к полу летательного аппарата 3 при помощи запирающего устройства 1. Несмотря на случаи динамического нагружения в результате маневров в полете, то есть при сильном ускорении или торможении летательного аппарата, из практических соображений оставляют зазор 13, чтобы облегчить загрузку и разгрузку контейнеров 2, поэтому стопорное устройство должно быть достаточно прочным, чтобы не разрушаться под воздействием динамических ударных нагрузок. В результате получают тяжелое стопорное устройство, которое требует много места.
На фиг.2 показано, что за счет стопорного устройства в соответствии с настоящим изобретением зазор 13 может быть уменьшен или исключен, так что воздействие динамических нагрузок существенно снижается. Поэтому могут быть использованы более легкие конструкции (конструкции крепления - прим. переводчика) меньших размеров.
На фиг.3 показан вид сверху системы запирания в соответствии с настоящим изобретением. По меньшей мере на одной стороне, обращенной к контейнеру 2, крепят стопорное устройство в соответствии с настоящим изобретением, таким образом, что имеется зазор 13 в направлении контейнера 2. После центровки контейнера 2 зазор 13 может быть закрыт при помощи удерживающего элемента 4.
На фиг.4 контейнер удерживают на крепежных направляющих 5. При помощи регулировочных отверстий 8 в крепежных направляющих 5 стопорное устройство может быть гибко соединено с конструкцией летательного аппарата. При этом контейнер 2 может быть первоначально помещен и установлен в заданной области, а затем закреплен при помощи удерживающего элемента 4. Силовой поток вводят в конструкцию 3 летательного аппарата при помощи стопорного устройства и крепежной направляющей 5.
cargo
cargo
ULD
ULD
ULD
ULD
ULD
На фиг.5 схематично показано стопорное устройство в соответствии с настоящим изобретением, причем показаны также динамические силы, воздействующие на него. В этом случае коммерческая нагрузка 2' удерживается в контейнере 2 и имеет некоторую скорость V с ускорением a. Однако проведенные испытания показали, что возникающие за счет этого динамические силы являются незначительными. Однако динамические нагрузки, которые возникают за счет скорости v и ускорения a при некоторых маневрах в полете, являются существенно бóльшими, чем статические нагрузки. Величины этих динамических нагрузок определяются главным образом ударной скоростью v и весом пустого контейнера 2. Что касается ударной скорости v, то определяющими факторами для нее являются длина зазора 13 и ускорение a, воздействующее на контейнер 2 в результате маневров в полете. За счет нормально свободного размещения контейнера 2, в ходе маневров в полете или других видов движения летательного аппарата, возникают относительные перемещения, которые приводят к весьма значительным динамическим нагрузкам. Как это показано на фиг.5, за счет отсутствия зазора 13, в большинстве случаев не возникают динамические нагрузки, которые могли бы возникать при его наличии. Совершенно ясно, что в этой системе в соответствии с настоящим изобретением только относительное перемещение между коммерческой нагрузкой 2' и контейнером 2 может создавать динамические нагрузки.
За счет снижения динамических нагрузок в результате использования настоящего изобретения можно удерживать надлежащим образом не только обычные 20-тонные ULD, но также лучше закреплять так называемые тяжелые поддоны, вес которых может достигать 65 тонн. До настоящего времени международные авиационные ведомства разрешают транспортировать тяжелые поддоны только с использованием сложного способа крепления, как это показано на фиг.6. Обычный способ крепления до настоящего времени не используют для крепления тяжелых поддонов, вес которых может достигать 65 тонн, в первую очередь потому, что обычные средства крепления не могут выдерживать приложенные динамические нагрузки. Поэтому эти тяжелые поддоны 14 приходится обвязывать с использованием канатов, которые идут по всем линиям приложения сил. Часто возможно только неэффективное размещение контейнеров 14, так как, например, невозможно закреплять два контейнера 14 рядом друг с другом по причине индивидуальной регулировки расчалок каждого контейнера. За счет крепления тяжелых поддонов 14 с использованием стопорного устройства в соответствии с настоящим изобретением, тяжелые поддоны 14 могут быть размещены намного более эффективно в грузовом отсеке.
На фиг.7 показан примерный вариант удерживающего элемента 4 запирающего устройства 1, а также демпфирующего элемента 7. Первоначально контейнер 2 может быть размещен в заданной области при помощи запирающего устройства 1, причем запирающее устройство 1 может быть установлено на крепежной направляющей 5 с возможностью перемещения за счет регулировочных отверстий 8. Зазор 13, который все еще существует, позволяет центрировать контейнер 2. Затем, при помощи резьбового стержня 6 удерживающего элемента 4, зазор 13 может быть уменьшен. Для компенсации неровности, или для демпфирования остающихся динамических сил, демпфирующий элемент 7 может быть закреплен между удерживающим элементом 4 и контейнером 2, чтобы дополнительно снизить динамические нагрузки.
На фиг.8 показан примерный вариант удерживающего элемента 4 с эксцентриковым удержанием. На удерживающем элементе 4 закреплен стопорный элемент 9, который содержит, например, зацепляющие зубцы на его поверхности. Этот стопорный элемент 9 может быть использован для снижения зазора 13 и затем может быть блокирован в желательном положении при помощи зацепляющего рычага 10. Таким образом может быть создана простая система для крепления контейнера 2.
На фиг.9 показан другой примерный вариант удерживающего элемента 4 со стопорным элементом 9, имеющим эксцентриковое удержание. В этом варианте используют ножной рычаг 12, который позволяет производить простое блокирование контейнера 2 на месте. При этом оператор может, например, вручную центрировать контейнер в желательном положении и одновременно за счет срабатывания ножного рычага 12 стопорного элемента 9 может удерживать и блокировать на месте центрированный контейнер 2.