ВНЕШНЯЯ ПОДВЕСКА ВЕРТОЛЕТА ДЛЯ МОНТАЖА ГРУЗА

Полезная модель относится к авиационной технике, а именно к оборудованию вертолетов, предназначенных для транспортирования груза на внешней подвеске, и может быть использована, преимущественно при выполнении строительно-монтажных работ с применением вертолетов.
Известна внешняя подвеска груза к вертолету, включающая размещенную внутри фюзеляжа силовую раму с верхним замком, связанный с ним посредством карданного узла вертикальный стержень, канат, подсоединенный к вертикальному стержню и снабженный в нижней точке грузозахватом, выполненным в виде крюка (авт. свид. №509495, кл. B64D 1/22, 1973 г). Крюк выполнен в виде скобы с носиком и средством присоединения к канату - обычно отверстием для болта крепления. Над носиком скобы установлена подпружиненная защелка, перекрывающая зев для исключения непроизвольной отцепки стропа, подсоединенного одним концом к крюку, а другим концом к грузу (далее грузовой строп). Недостаток этой внешней подвески заключается в отсутствии возможности фиксации и поворота монтируемого груза по азимуту для совмещения его с проектными отметками, т.к. посредством одного крюка невозможно передать вращающий момент на груз с борта вертолета (нет базы строповки - и нет плеча). Поэтому при выполнении монтажных работ с этой подвеской необходимо участие наземной бригады в наведении груза по азимуту (т.е. его поворотов) и по месту посредством веревочных фал, прикрепленных к грузу. Это небезопасно, особенно при возведении высотных объектов, при нахождении людей под грузом в зоне стыка на ограниченных по размерам площадках. Кроме того, подцепка груза и отцепка от него должна выполняться только наземной бригадой.
Известна внешняя подвеска вертолета для монтажа груза, включающая размещенную внутри фюзеляжа силовую раму с верхним замком, связанный с ним вертикальный стержень с подсоединенной к нему посредством карданов и других переходных звеньев траверсой, на концах которой закреплены два каната, снабженные в нижней точке грузозахватом, выполненным в виде крюка (патент РФ №2015073, кл. B64D 1/22, 1991 г). Каждый крюк выполнен в виде скобы с носиком и средством присоединения к канату. Над носиком скобы установлена подпружиненная защелка, перекрывающая зев для исключения непроизвольной отцепки грузового стропа. В состав этой внешней подвески входит система азимутальной фиксации груза в полете, которая содержит траверсу, сопряженную с кольцом, прикрепленным амортизаторами к стойкам шасси. Фиксируя внутри кольца положение траверсы с необходимым углом по азимуту на земле перед полетом, можно заранее задать любое фиксированное положение груза в полете, которое будет обеспечено наличием базы строповки, т.е. расстоянием между точками подцепки двух канатов с крюками к грузу. Заданное на земле положение груза может обеспечить его совпадение с проектными отметками при зависании вертолета против ветра над местом монтажа. Но для выбора правильного угла установки траверсы перед полетом должна быть информация о направлении ветра на монтажной площадке. После взлета вертолета с установленным в заданное положение грузом и при заходе на монтаж груза это положение груза сохраняется. При этом в случаях воздействия аэродинамических сил в полете или ударных нагрузок при монтаже возможно возникновение крутильных (по азимуту) и других колебаний всей внешней подвески. Эти возникшие колебания груза передаются траверсе и соответственно кольцу, благодаря плечу, равному половине базы строповки, в виде вращающего (возмущающего) момента. Колебания кольца, как и всей внешней подвески с грузом, гасятся амортизаторами, которые создают стабилизирующий момент, противодействующий возмущающему. В результате динамического равновесия этих двух моментов в полете и при монтаже обеспечивается фиксация (стабилизация) груза в заданном на земле положении.
За время многолетней эксплуатации этой внешней подвески в случаях неточной информации о ветре или при перемене его направления за время полета были вынужденные возвращения вертолета на место взлета для переподцепки груза с другим (подкорректированным) положением траверсы по азимуту. Несмотря на указанный недостаток, внешняя подвеска использовалась, т.к. обеспечивала повышение безопасности работ за счет возможности исключения людей в зоне стыка: с ее помощью были смонтированы многие объекты (опоры ЛЭП, дымовые и газовые трубы промышленных предприятий, телерадиомачты и др.) высотой от 30 до 360 м. Другой недостаток этой внешней подвески, с которым вынужденно мирились все это время, заключался в необходимости участия, как минимум двух людей при выполнении подцепки крюков и отцепки их от груза, несмотря на опасность этих работ, особенно при работе на высотных отметках.
Известна система внешней подвески груза к вертолету, являющаяся дальнейшим усовершенствованием предыдущего аналога и включающая размещенную внутри фюзеляжа вертолета силовую раму, верхний замок, вертикальный стержень с подсоединенной к нему посредством карданов и других переходных звеньев траверсой, на концах которой закреплены два каната, снабженные в нижней точке грузозахватом, выполненным в виде крюка (патент RU №2209745, кл. B64D 9/00, 2000 г). Каждый крюк выполнен в виде скобы с носиком и средством присоединения к канату. Над носиком скобы установлена подпружиненная защелка, перекрывающая зев для исключения непроизвольной отцепки грузового стропа. Подвеска включает систему азимутальной ориентации груза в полете, содержащую поворотное от привода кольцо, с которым сопряжена траверса. Эта система могла бы устранить любое рассогласование груза с проектными отметками, независимо от смены направления ветра (что часто бывает в горах), т.к. она должна была поворачивать груз по азимуту на ±360° в любом направлении. Но эта внешняя подвеска, имеющая большие габариты (как и предыдущая) должна была размещаться под вертолетом Ми-10К в клиренсе около 1,5 м, к сожалению, была придумана в конце эксплуатации этого вертолета. Поэтому она не была реализована, хотя к этому вопросу можно вернуться при появлении равнозначной замены Ми-10К другим похожим вертолетом. Но у этой усовершенствованной подвески был общий с предыдущими аналогами недостаток, заключавшийся в необходимости участия людей при выполнении подцепки крюков и их отцепки груза, несмотря на опасность этих операций, особенно при выполнении высотных монтажных работ.
Наиболее близким по технической сущности устройством, т.е. прототипом, является внешняя подвеска вертолета для монтажа груза, содержащая силовую раму с системой азимутальной ориентации груза, включающей привод, к исполнительному звену которого посредством карданного узла подсоединен вертикальный стержень, связанный с траверсой, к концам которой прикреплены два каната, в нижней точке каждого из которых присоединен грузозахват (патент ПМ №192 753, кл. B64D 1/22, 2019 г). В качестве грузозахватов могут быть использованы крюки, выполненные в виде скобы с носиком и средством присоединения к канату - отверстием для болта крепления. Над носиком каждой скобы может быть установлена подпружиненная защелка, перекрывающая зев для исключения непроизвольной отцепки грузового стропа. Подцепка груза двумя крюками за строповочные узлы на грузе, расположенные на расстоянии друг от друга (т.е. создающими базу строповки), обеспечивает возможность передачи вращающего момента от системы азимутальной ориентации к грузу и возможность его поворота для совмещения с проектными отметками. За счет этого исключается необходимость нахождения людей под вертолетом с целью их участия при наведении груза на проектные отметки. Однако подцепка и отцепка двух крюков требует участия как минимум двух людей, что не всегда безопасно, особенно при работе на высотных объектах.
Задачей настоящей полезной модели является устранение указанного недостатка и достижение нового технического результата, заключающегося в обеспечении выполнения вертолетом таких основных монтажных операций, как подцепка, азимутальная ориентация с установкой груза в проектное положение и отцепка от него, без нахождения людей в опасной зоне под вертолетом, за счет иного взаиморасположения и взаимосвязи узлов и элементов.
Этот технический результат во внешней подвеске вертолета для монтажа груза, содержащей силовую раму с системой азимутальной ориентации груза, включающей привод, к исполнительному звену которого посредством карданного узла подсоединен вертикальный стержень, связанный с траверсой, к концам которой прикреплены два каната, в нижней точке каждого из которых присоединен крюк, выполненный в виде скобы с носиком и средством крепления каната, достигается тем, что крюки соединены между собой жесткими связями, причем длина жестких связей меньше базы строповки груза, а к носикам обоих крюков под углом к скобам присоединен общий V-образный элемент в виде консольного удлинителя, обеспечивающего возможность безлюдной подцепки.
Крюки внешней подвески вертолета для монтажа груза могут быть выполнены из гнутых труб.
Скоба каждого крюка может быть выполнена в виде трубы, изогнутой на 180°, причем диаметр гибки не меньше, чем диаметр грузового стропа, а глубина скобы в несколько раз больше диаметра грузового стропа.
На одной из жестких связей может быть установлена подпружиненная двуплечая защелка, закрывающая одним из плеч зев крюков, а ко второму плечу защелки присоединен трос управления, верхний конец которого подведен в кабину.
Предлагаемая внешняя подвеска вертолета для монтажа груза отображена на чертеже и фото, представленных ниже.
На фиг. 1 показан общий вид вертолета в полете с предлагаемой внешней подвеской, вид сбоку;
на фиг. 2 - вид на вертолет с внешней подвеской, лежащей на земле;
на фиг. 3 - подцепка секции дымовой трубы диаметром 2 м и высотой 15 м без участия людей (присутствуют наблюдатели заказчика) - консольный удлинитель крюков введен в закрепленную на грузе арочную петлю, которая, нажимая на защелку, вошла в скобы обоих крюков;
на фиг. 4 - заход вертолета на монтаж секции дымовой трубы с использованием предлагаемой внешней подвески.
Перед выполнением строительно-монтажных работ внешнюю подвеску устанавливают на вертолет 1.
Внешняя подвеска груза к вертолету содержит систему азимутальной ориентации груза, включающую силовую раму 2, закрепляемую внутри фюзеляжа вертолета 1. На раме 2 смонтирован привод 3 (двигатель с редуктором), к исполнительному звену которого посредством карданов подсоединен вертикальный стержень 4. К нижнему концу стержня 4 присоединен верхний замок 5, к которому двумя сходящимися связями 6 подсоединена траверса 7, размещенная под фюзеляжем вертолета. К траверсе 7 верхними концами прикреплены два каната 8, к нижним концам которых присоединены грузозахваты-крюки 9 и 10. Крюки выполнены из гнутых труб и снабжены в верхней части средствами крепления канатов 8. Скоба каждого крюка выполнена путем изгиба трубы на 180°, причем внутренний диаметр скобы больше, чем диаметр строповочного приспособления - арочной петли, выполненной из грузового стропа, предусмотренного проектом производства работ (HHP), а глубина скобы в несколько раз больше диаметра грузового стропа. Между крюками 9 и 10 установлены жесткие связи 11, длина которых b меньше предусмотренной ПНР базы строповки а груза 12. К носикам обоих крюков под углом к скобам присоединен общий V-образный элемент в виде консольного удлинителя 14. На одной из жестких связей может быть установлена подпружиненная двуплечая защелка 15, закрывающая одним из плеч зев крюков, а ко второму плечу защелки присоединен трос управления 16, верхний конец которого с кольцом 17 выведен в кабину. В исходном положении траверсу 7 располагают поперек продольной оси вертолета 1. Это обеспечивает минимальные габариты внешней подвески при посадке вертолета и на стоянке (фиг.2), что исключает возможность повреждения фюзеляжа вертолета.
Внешняя подвеска вертолета работает следующим образом.
После взлета эволюциями вертолета 1 грузозахватом, включающим крюки 9 и 10, выполняют подцепку груза 12 за арочную петлю 18, закрепленную на нем (фиг. 3). При натяжении вертолетом канатов под действием силы тяжести груза 12 вся внешняя подвеска располагается в вертикальной плоскости, проходящей через карданный узел подвеса вертикального стержня 4 и вертикальную ось груза (фиг. 4). При этом вес груза распределяется на оба крюка 9 и 10, расположенных на расстоянии, равном длине жестких связей 11. В результате обеспечена двухточечная подцепка груза, которая может передать ему вращающий момент от системы азимутальной ориентации.
В таком положении груз 12 транспортируют к месту установки.
При заходе вертолета 1 против ветра на монтажную площадку и зависании над ней устраняют рассогласование груза 12 по азимуту с проектными отметками (не изменяя выгодное положение вертолета - против ветра). Для этого включают привод 3 и поворачивают вертикальный стержень 4, а с ним и траверсу 7. В результате, поворачивают всю внешнюю подвеску вместе с грузом 12 из транспортного положения на необходимый угол по азимуту до совмещения характерных меток или узлов. Затем снижением вертолета 1 груз 12 устанавливают на проектное место и производят отцепку грузозахвата, состоящего из крюков 9 и 10. Для этого подъемом троса 16 за кольцо 17 поворачивают защелку 15 и, открыв зев крюков, маневром вертолета выводят грузозахват из арочной петли 18. Вернув с помощью привода 3 траверсу 7 в исходное (поперечное) положение, вертолет направляют за следующим грузом или на посадку.
Предлагаемая внешняя подвеска вертолета обеспечивает повороты груза по азимуту на углы, необходимые для выполнения строительно-монтажных работ (±360°). При этом за счет новой взаимосвязи и взаиморасположения узлов и элементов, в т.ч. жесткой взаимосвязи двух крюков, закрепленных в нижних точках канатов, обеспечено упрощение процесса подцепки груза (одновременная подцепка двух крюков, т.е. одна операция вместо двух) и ее выполнение без привлечения наземной бригады. За счет этого может быть обеспечено повышение безопасности работ, выполняемых на высотных объектах.
2
Летные испытания внешней подвески на вертолете Ка-32 показали ее эффективность при выполнении строительно-монтажных работ с максимальной для данного типа вертолета массой грузов до 5 т и моментом инерции не более 50000 кгм с возможностью поворота их на любой необходимый угол по азимуту. Внешняя подвеска может быть использована при сооружении ЛЭП, монтаже дымовых и газовых труб на промышленных предприятиях, при сооружении высотных мачтово-башенных конструкций способом наращивания секциями или блоками, без участия людей в основных монтажных операциях, многократно повторяющихся при установке каждой следующей секции (блока). Участие наземной бригады при выполнении таких идентичных монтажных полетов необходимо только при закреплении грузов после отлета вертолета.