СИСТЕМА ДЛЯ ПОДЪЕМА И ТРАНСПОРТИРОВКИ ПО ВОЗДУХУ ТЯЖЕЛЫХ ГРУЗОВ
HEAVY FREIGHT AIR TRANSPORTATION SYSTEM

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к устройствам для транспортирования грузов вертолетами, и может быть использовано как стартовое сооружение ракет-носителей космического назначения.
Известно устройство для транспортирования и монтажа груза вертолетами (RU 2340513 С2, 07.11.2006), состоящее из подвесных систем для двух вертолетов, к которым присоединена распорная конструкция. В средней части распорной конструкции размещена платформа с установленной на ней с возможностью вращения грузовой траверсой. К концам траверсы прикреплены грузозахватные приспособления. Для выполнения поворотов и перемещений грузовой траверсы устройство снабжено приводом. Платформа смонтирована с возможностью перемещения вдоль продольной оси распорной конструкции. Дополнительно платформа снабжена фиксатором, а привод грузовой траверсы снабжен механизмом торможения барабана. Решение обеспечивает возможность не только транспортировать груз, но и корректировать положение груза без изменения положения вертолетов.
Недостатком указанного устройства является малая грузоподъемность, ограниченная суммарной грузоподъемностью двух вертолетов. Другой недостаток заключается в большой трудоемкости и повышенной опасности совместной работы двух экипажей вертолетов.
Наиболее близким аналогом, прототипом настоящего изобретения, является система воздушного пуска космических ракет (RU 2268209 С2, 16.04.2003), имеющая устройство предварительного подъема космической ракеты в тропосфере, выполненное в виде жесткой пространственной решетки, цельной или состоящей из нескольких близких друг к другу по массе секций с возможностью их одновременного горизонтального смещения относительно вертикальной оси симметрии решетки, на верхних узловых точках которой смонтированы многолопастные вертолетные винты с электромеханическим приводом и регулируемым шагом, имеющие на общей оси вращения немноголопастные вертолетные винты с реактивным приводом, по периметру решетки установлены воздушные винты с электромеханическим приводом и с возможностью перемены направления вектора их тяги, с краю от оси симметрии решетки закреплены высоковольтные провода токоподвода, на противоположном краю решетки смонтирована шумозащищенная кабина управления, а к нижним узловым точкам решетки закреплены стропы, нижние концы которых прикреплены с возможностью отделения к приспособлению для удержания космической ракеты. Устройство позволяет поднимать тяжелые и сверхтяжелые космические ракеты с последующим осуществлением их запуска с расчетной высоты в тропосфере.
Недостатком этой системы является повышенная опасность работы экипажа в шумозащищенной кабине (как при запуске ракеты, так и при ее подъеме вблизи земли и при транспортировке в точку старта), вызванная воздействием на всю конструкцию возмущений от воздушной струи запускаемой ракеты и вертолетных струй. Другим недостатком системы является ее зависимость от токоподвода, что уменьшает радиус действия системы и высоту подъема.
Задачей заявляемого изобретения является обеспечение автономности и повышение безопасности полета системы для подъема и транспортировки по воздуху тяжелых грузов.
Поставленная задача решена благодаря тому, что система для подъема и транспортировки по воздуху тяжелых грузов, содержащая жесткую пространственную решетку, в узловых точках которой установлены воздушные движители и приспособления для крепления груза, в соответствии с изобретением снабжена пилотируемым вертолетом, связанным с пространственной решеткой с возможностью экстренного отсоединения, а в узловых точках пространственной решетки установлены беспилотные вертолеты, система управления которых связана с общей системой управления полетом, при этом воздушные движители беспилотных вертолетов выполнены в виде двух соосно расположенных винтов, вращающихся в разные стороны и имеющих автоматы перекоса.
Пилотируемый вертолет может быть связан с жесткой пространственной решеткой выше груза по центру пространственной решетки с помощью тросов, узлы крепления которых к пространственной решетке снабжены замками с экстренным отсоединением или пиропатронами.
В другом варианте системы пилотируемый вертолет может быть связан с жесткой пространственной решеткой с помощью жестких элементов, узлы крепления которых к пространственной решетке снабжены замками с экстренным отсоединением или пиропатронами.
Установка в узловых точках пространственной решетки беспилотных вертолетов, например, с двигателем внутреннего сгорания и с топливными баками или с электроприводом и с аккумуляторными батареями делает систему в отличие от аналога автономной, не связанной с землей и источником энергии.
Использование беспилотных вертолетов с сосной схемой делает возможным в отличие от аналога однотипное управление группой беспилотных вертолетов системы и обеспечивает перемещение системы в любом требуемом направлении во всем диапазоне скоростей.
Размещение оператора, управляющего системой, не в кабине, закрепленной на пространственной решетке, а на дополнительном пилотируемом вертолете, связанном с решеткой с возможностью экстренного отсоединения, например, с помощью замков с экстренным расцеплением или пиропатронов, обеспечивает безопасность системы. Управление системой при подъеме, перемещении и спуске груза осуществляется дистанционно на безопасном для экипажа расстоянии.
Форма пространственной решетки (число модульных элементов) и количество беспилотных вертолетов, а также местоположение пилотируемого вертолета и средства соединения пилотируемого вертолета и пространственной решетки (или при необходимости - пилотируемого вертолета и груза или специального приспособления для установки и крепления груза на пространственной решетке) могут варьироваться в соответствии с размером, весом и типом груза.
Таким образом, изобретение позволяет обеспечить автономность работы системы и повышает безопасность работы экипажа за счет возможности отсоединения пилотируемого вертолета от всей конструкции при чрезвычайных ситуациях и запуске ракеты.
Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены:
Фиг.1 - система для подъема и транспортировки по воздуху тяжелых грузов (пилотируемый вертолет над пространственной решеткой и грузом);
Фиг.2 - система для воздушной транспортировки по воздуху тяжелых грузов (пилотируемый вертолет впереди пространственной решетки и груза).
Система для подъема и транспортировки по воздуху тяжелых грузов, используемая в частности для запуска ракет (фиг.1), содержит жесткую пространственную решетку 1, которая может быть выполнена цельной или содержащей несколько близких друг к другу по массе секций 2, например, из четырех горизонтально расположенных и одной вертикально расположенной секций. Для крепления груза 3 пространственная решетка 1 снабжена крепежными узлами и имеет в узловых точках 4 узлы для замков с экстренно расцепляющими пиропатронами.
На периферийных узловых точках секций 2 пространственной решетки 1 установлены несколько (например, четыре) беспилотных (дистанционно пилотируемых) вертолетов 5.
Пилотируемый экипажем вертолет 6 присоединен, например, с помощью тросов 7 в узловых точках 4 к жесткой пространственной решетке с возможностью отсоединения.
Связь между системами управления полетом дистанционно пилотируемых вертолетов 5 и экипажем пилотируемого вертолета 6 осуществляется системой радиоуправления (не показана).
На фиг.2 изображена система для воздушной транспортировки тяжелых грузов, когда пилотируемый вертолет расположен впереди пространственной решетки с грузом.
Система также содержит жесткую пространственную решетку 1, которая выполнена цельной или состоящей из нескольких близких друг к другу по массе секций 2 (например, из двух секций) и к узловым силовым точкам которой может крепиться груз 3 (расположенный, например, в контейнере).
В других, периферийных узловых точках пространственной решетки 1 установлены несколько (например, два) беспилотных (дистанционно пилотируемых) вертолетов 5.
К пространственной решетке присоединен, например, с помощью жестких продольных элементов 8 с возможностью экстренного отсоединения пилотируемый экипажем вертолет 6.
Беспилотные вертолеты 5 состоят из движителя (например, реактивного), двух соосно расположенных винтов 9, вращающихся в разные стороны, каждый из которых имеет свой автомат перекоса 10, а также топливный бак и систему управления полетом (не показаны).
Во всех случаях узлы крепления пилотируемого вертолета 6, связанные с тяжелым грузом 3, снабжены средствами экстренного отсоединения, например электромеханическими замками, снабженными пиропатронами (не показаны), которые имеют связь с бортом пилотируемого вертолета.
Система для подъема и транспортировки по воздуху тяжелых грузов работает следующим образом. В нерабочем положении пилотируемый экипажем вертолет 6 находится на вертолетной площадке, размещенной недалеко от тяжелого груза 3. Пространственная решетка 1 жестко соединяется с тяжелым грузом 3 или с контейнером, в котором он находится. К пространственной решетке 1 или к ее секции 2 жестко прикрепляют беспилотные, дистанционно пилотируемые вертолеты 5. Форма решетки, количество секций и число беспилотных вертолетов зависит от характера, формы и веса тяжелого груза.
После окончания сборочных работ пилотируемый экипажем вертолет 6 взлетает с присоединенными к его внешней подвеске узлами (фиг.1) для крепления тяжелого груза и зависает над грузом. Стропальщики соединяют груз 3 с крепежными узлами пространственной решетки 1 с помощью электромеханических замков с пироболтами. При установке пилотируемого вертолета спереди (фиг.2) одновременно с ним взлетают беспилотные вертолеты. Подъем тяжелого груза 3 осуществляется путем запуска движителей винтов всех беспилотных вертолетов 5 по командам, поступающим от экипажа пилотируемого вертолета 6 на систему управления полетом. При подъеме тяжелого груза 3 на определенную высоту, задаваемую экипажем пилотируемого вертолета 6 путем подачи команд на изменение общего шага винтов 9 в автоматы перекоса 10 через системы управления полетом беспилотных вертолетов 5, осуществляется ее стабилизация. Горизонтальное перемещение, т.е. транспортировка тяжелого груза 3, осуществляется путем подачи экипажем сигнала на беспилотные вертолеты 5 об одновременном изменении циклического шага винта 9 автомата перекоса 10. При этом системы управления полетом беспилотных вертолетов 5 продолжают стабилизировать заданную ранее высоту полета. Это позволяет демпфировать возможные колебания системы от ветровых и инерционных воздействий.
Посадка всей системы осуществляется в порядке, обратном подъему: экипаж пилотируемого вертолета 6 дает команду на уменьшение высоты, системы управления дистанционно пилотируемых вертолетов 5 выдают команды в автоматы перекоса 10 на уменьшение общего шага винтов 9, система уменьшает высоту до касания груза 3 с земной поверхностью. После приземления груза приспособление для транспортировки тяжелого груза отсоединяется от узлов пространственной решетки 1 с помощью электромеханических замков, и пилотируемый вертолет 6 возвращается на посадочную площадку, а тяжелый груз 3 отсоединяется от пространственной решетки 1.
При возникновении чрезвычайных ситуаций, связанных с непредусмотренными ветровыми воздействиями на систему, повреждениями конструкции, отказами движителей и другими ситуациями, представляющими опасность экипажу пилотируемого вертолета 6, экипаж подает сигнал на крепежные узлы в узловых точках 4 пространственной решетки, пироболты срабатывают и стропы 7 или жесткие элементы 8 крепежного приспособления отсоединяются от соответствующих узлов пространственной решетки. Такую же операцию экипаж осуществляет перед воздушным запуском баллистической ракеты (фиг.1). Дальнейшее управление всей конструкцией осуществляется дистанционно на безопасном для экипажа расстоянии.