УСТРОЙСТВО ДЛЯ АЗИМУТАЛЬНОЙ ОРИЕНТАЦИИ ГРУЗА НА ВНЕШНЕЙ ПОДВЕСКЕ ВЕРТОЛЕТА

Устройство относится к авиационной технике, а именно к оборудованию вертолетов, предназначенных для транспортирования груза на внешней подвеске, и может быть использовано при выполнении строительно-монтажных работ.
Известно устройство для азимутальной ориентации груза на внешней подвеске вертолета по патенту РФ №2196709, кл. B64D 9/00, 2000 г.Оно включает траверсу с грузовыми канатами на концах, соединенную с замком вертолета посредством сходящихся связей, систему стабилизации траверсы, содержащую упругую связь, и систему поворота траверсы в горизонтальной плоскости с приводом. В качестве привода использована лебедка, установленная на борту вертолета. На рабочей поверхности барабана лебедки закреплена и навита гибкая тяга. При этом упругая связь присоединена к одному из концов траверсы, а гибкая тяга прикреплена к ее противоположному концу. В полете при возникновении маятниковых колебаний груза возможно появление крутильных колебаний, вызванных креплением к концам траверсы связей с разной продольной жесткостью: к одному - практически нерастяжимой гибкой тяги, а к другому - эластичной упругой связи.
Наиболее близким по технической сущности, т.е. прототипом, является устройство для азимутальной ориентации груза на внешней подвеске вертолета по патенту РФ №2308400, кл. B64D 9/00, 2005 г. Оно содержит траверсу с грузовыми канатами на концах, которая соединена с замком вертолета посредством сходящихся связей. Устройство имеет систему стабилизации траверсы, содержащую основную упругую связь, прикрепленную к одному из концов траверсы и корпусу вертолета. Система поворота траверсы в горизонтальной плоскости включает установленный на корпусе вертолета привод в виде лебедки, гибкая тяга которой присоединена к противоположному концу траверсы. Между свободным концом гибкой тяги и корпусом вертолета введена дополнительная упругая связь, жесткость которой меньше, чем жесткость основной упругой связи.
Недостатками известного устройства являются сложность конструкции и возможность появления крутильных колебаний груза в полете, вызванных присоединением к противоположным концам траверсы упругих связей с разной продольной жесткостью.
Задачей настоящего технического решения является устранение указанных недостатков.
В предлагаемом устройстве для азимутальной ориентации груза на внешней подвеске вертолета новый технический результат заключается в повышении эффективности стабилизации груза и сокращении количества узлов и составных элементов.
Этот технический результат в устройстве для азимутальной ориентации груза на внешней подвеске вертолета, включающем траверсу с грузовыми канатами на концах, соединенную с замком вертолета посредством сходящихся связей, систему стабилизации траверсы, содержащую упругие связи, присоединенные к траверсе, систему поворота траверсы в горизонтальной плоскости с установленным на корпусе вертолета приводом в виде лебедки, гибкая тяга которой прикреплена к траверсе. Заявленный технический эффект достигается тем, что в средней части барабана лебедки установлена разделительная шайба с образованием дополнительной рабочей поверхности, на которой закреплена и навита дополнительная гибкая тяга, причем навивка дополнительной гибкой тяги на барабан выполнена в противоположном направлении, а к концам основной и дополнительной гибких тяг присоединена одна из двух упругих связей, противоположные концы которых прикреплены непосредственно к траверсе.
К траверсе и к концам обеих гибких тяг, сходящих с двух рабочих поверхностей барабана лебедки, параллельно каждой упругой связи присоединен страховочный нерастяжимый элемент, длина которого больше начальной длины упругой связи, но меньше предельной, при которой происходит разрушение этой упругой связи.
На фиг.1 представлен общий вид вертолета с предлагаемым устройством в полете, вид сбоку;
на фиг.2 - общий вид снизу на вертолет с устройством и схема возможных поворотов траверсы (грузовые канаты не показаны);
на фиг.3 - узел А по фиг.2.
Перед выполнением строительно-монтажных работ предлагаемое устройство устанавливают на вертолет 1.
Устройство содержит траверсу 2 с двумя грузовыми канатами 3, которые снизу снабжены электрозамками 4. Траверса 2 посредством двух сходящихся связей 5 подсоединена к вертлюгу 6 и основному замку 7 вертолета.
Устройство имеет систему стабилизации траверсы, содержащую две идентичные по характеристикам упругие связи 8, (выполненные, например, в виде одного или нескольких элементов: резинотканных шнуровых амортизаторов, пружин и т.п.), подсоединенные к концам траверсы 2.
Устройство имеет также систему поворота траверсы 2, в которую входит привод - лебедка 9, установленная на раме 10. В средней части барабана лебедки 9 жестко установлена разделительная шайба 11 (фиг.3), которая делит рабочую поверхность барабана на две части. На рабочей части барабана между ребордой 12 и шайбой 11 закреплена и навита гибкая тяга 14, а между шайбой 11 и ребордой 15 закреплена и навита гибкая тяга 16. Причем навивка гибких тяг 14 и 16 выполнена в противоположных направлениях и только на половину канатоемкости каждой части барабана. Для направления гибких тяг 14 и 16 на каждую из рабочей частей барабана лебедка снабжена блоками 17. Концы гибких тяг 14 и 16 подсоединены к упругим связям 8.
Параллельно упругим связям 8 между траверсой 2 и концами гибких тяг 14 и 16 прикреплены страховочные нерастяжимые элементы 18, например, тросы. Длина каждого троса 18 больше начальной длины упругих связей 8, но меньше предельной, при которой может произойти разрушение этих упругих связей.
Устройство работает следующим образом.
Перед взлетом вертолета устройство находится в нерабочем (посадочном) положении. В этом положении из-за отсутствия груза и соответственно отсутствия вертикальной нагрузки от канатов 3 на траверсу 2, упругие связи 8 имеют минимальную длину. За счет их сил упругости, приложенных к обоим концам траверсы 2 и направленных к лебедке 9, элементы устройства, включая траверсу 2 со сходящимися связями 5 и упругие связи 8, находятся в непосредственной близости от фюзеляжа вертолета 1. Поэтому устройство в таком нерабочем положении может размещаться в небольшом просвете (клиренсе) между фюзеляжем вертолета и стояночной площадкой.
После взлета вертолета 1 груз подцепляют к грузовым канатам 3 посредством электрозамков 4. При натяжении вертолетом канатов 3, под действием силы тяжести груза (см. фиг.1) траверса 2 вместе со сходящимися связями 5, вертлюгом 6 и замком 7 располагаются в плоскости, проходящей через ось подвеса груза (т.е. линию, проходящую через ось несущего винта вертолета и центр масс груза). Длина гибких тяг 14 и 16 выбрана так, что в исходном (поперечном) положении траверсы 2 упругие связи 8 растянуты на половину своего рабочего хода (диапазона вытяжки).
Груз поднимают и доставляют к месту монтажа. При возникновении в полете колебаний груза устройство обеспечивает их гашение и стабилизацию груза. Например, при возникновении крутильных колебаний, т.е. при поворотах траверсы 2 из исходного (поперечного) положения происходит изменение длины упругих связей 8. В более растянутой упругой связи 8 действует наибольшая сила упругости, которая создает момент сопротивления, стремящийся вернуть траверсу 2 в исходное положение. Если траверса 2 при возвращении прошла исходное положение, то более натянутой становится противоположная упругая связь 8, возросшая сила упругости которой создает стабилизирующий момент, который действует до достижения траверсой исходного положения и выравнивания длины обеих упругих связей 8. Таким образом, упругие связи 8 обеспечивают затухание указанных крутильных колебаний, т.к. являются диссипативной системой. В результате обеспечивается стабилизация груза и его мягкая фиксация по азимуту в заданном положении.
При зависании вертолета 1 над местом монтажа против ветра при помощи устройства устраняют рассогласование груза по азимуту с проектным его положением (например, фундаментом или с предыдущей секцией). Для этого включением лебедки 9 и изменением длины гибких тяг 14 и 16 поворачивают траверсу 2 из исходного положения на необходимый угол по азимуту по часовой или против часовой стрелки (на фиг.2 тонкими линиями отображены возможные варианты поворота траверсы 2).
В момент начала работы лебедки 9, например, при укорачивании гибкой тяги 14 первой начинает растягиваться упругая связь 8, присоединенная к ней, и в ней плавно растет сила упругости. В результате динамические нагрузки при пуске привода лебедки сглаживаются и демпфируются. Гибкая тяга 16 в это время удлиняется, а присоединенная к ней упругая связь 8 укорачивается, сила упругости в ней снижается. За счет разных по величине сил, приложенных к концам траверсы 2, создается крутящий момент. Поэтому происходит плавный поворот траверсы 2 по часовой стрелке. При дальнейшем укорачивании лебедкой 9 гибкой тяги 14 возможен случай, когда присоединенная упругая связь 8 вытянется на всю свою длину. В этом случае вступает в работу страховочный трос 18, который в натянутом состоянии, исключая разрушение упругой связи 8, передает крутящий момент по часовой стрелке.
Для поворота траверсы 2 против часовой стрелки укорачивают лебедкой 9 гибкую тягу 16, и управляющим становится момент от присоединенной к ней упругой связи 8.
После согласования груза с проектными отметками, снижением вертолета 1 груз устанавливают на место и производят отцепку электрозамков 4. Устройство под действием упругих связей 8 переходит в посадочное положение. Вернув траверсу 2 в исходное (поперечное) положение, вертолет направляют за следующим грузом или на посадку.
В посадочном положении устройство не препятствует посадке вертолета с малым клиренсом на стоянке, например вертолета типа Ка-32.
В предлагаемом, не сложном по конструкции, устройстве за счет крепления к противоположным концам траверсы упругих связей с одинаковой продольной жесткостью улучшена стабилизация груза в полете. Кроме того, обеспечивается снижение динамических нагрузок в системе поворота траверсы. В результате возможно повышение точности наведения груза на проектные отметки и сокращение времени висения вертолета, необходимого для монтажа груза.