Устройство поворота платформы испытательной установки авариестойкой топливной системы вертолета

Полезная модель относится к области вертолетостроения, а именно к испытательным установкам для испытаний топливной системы вертолета на соответствие нормам летной годности винтокрылых аппаратов транспортной категории.
Из уровня техники известно устройство для вращения объекта в двух плоскостях (SU 1010642, 07.04.1983), содержащее основание с электродвигателем и две прямоугольные рамы, установленные на основании при помощи опор и осей вращения, связанные между собой дополнительными осями вращения. Прямоугольные рамы строго отцентрованы относительно общего центра тяжести и осей вращения каждой из рам. Электродвигатели приводят во вращение рамы, причем одна рама вращается в горизонтальной плоскости в отверстиях опор на первой паре осей, а другая рама вращается перпендикулярно первой раме внутри нее в отверстиях на своей (второй) паре осей.
Известен также стенд для испытаний топливно-масляных агрегатов летательных аппаратов (SU 1360363, 2006), содержащий станину с поворотной относительно вертикальной оси платформой для размещения испытуемого агрегата, электромеханический привод платформы и соединяемый с входным и выходным штуцерами испытуемого агрегата гидравлический контур, включающий насос, бак, теплообменник, фильтр, датчик предельного давления, расходомер. Поворотная платформа выполнена П-образной формы и установлена в подшипниках станины с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, кроме того, под поворотной платформой установлен поддон, соединенный трубопроводом через дополнительный фильтр с баком, между трубопроводом, соединяющим поддон с баком, и нагнетательной линией гидравлического контура включен трубопровод с соленоидным клапаном, электрически связанным с датчиком предельного давления, при этом привод воздухоотделителя электрически соединен с двигателем насоса, а его воздухоотвод подключен к трубопроводу, соединяющему поддон с баком.
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является стенд для натурных испытаний летательного аппарата (RU 2158908, 10.11.2000), содержащий основание и устройство для вывешивания испытуемого летательного аппарата над основанием. Устройство для вывешивания испытуемого летательного аппарата над основанием выполнено в виде опоры, одним концом прикрепленной к основанию, а другим концом с помощью двухстепенного шарнира, соединенной со средней частью рычага. Летательный аппарат установлен в раме, охватывающей его по периметру в горизонтальной плоскости, на первой паре цапф с возможностью качания в вертикальной плоскости вокруг горизонтальной оси, перпендикулярной плоскости симметрии летательного аппарата, при этом рама закреплена с помощью второй пары цапф на концах скобы с возможностью качания вокруг продольной оси летательного аппарата. Упомянутая скоба закреплена на одном конце упомянутого рычага при помощи гибкой связи, расположенной на вертикальной оси летательного аппарата, проходящей через центр его тяжести, а на другом конце этого рычага закреплен груз, выполненный уравновешивающим рычаг с закрепленными на нем вышеупомянутыми скобой и рамой.
Приведенные выше аналоги, в том числе ближайший аналог, сложны по конструкции, имеют большие габариты и не предназначены для испытаний топливной системы вертолета на качание, кроме того, в аналогах не решается проблема повышения прочности и стойкости конструкции к деформации.
Технической проблемой, решаемой полезной моделью, является упрощение конструкции устройства, снижение габаритов и повышение надежности его работы при испытаниях топливной системы вертолета в соответствии с Авиационными правилами, часть 29, «Нормы летной годности винтокрылых аппаратов транспортной категории» (утв. Постановлением 22-й сессии Совета по авиации и использованию воздушного пространства от 31.10.2002).
Техническим результатом от использования полезной модели является повышение надежности работы устройства поворота рам платформы при одновременном упрощении его конструкции и снижении габаритов.
Заявленная полезная модель относится к устройству поворота платформы, состоящей из внешней и внутренней рам и используемой при проверке работоспособности авариестойкой топливной системы в процессе изменений пространственного положения ее компонентов по крену и тангажу в пределах ±15° относительно горизонтальной плоскости и для определения несливаемых и невырабатываемых объемов топлива при различных пространственных положениях ее компонентов в указанных выше пределах. Платформа представляет собой совокупность двух расположенных одна в другой поворотных прямоугольных рам, внешней и внутренней, имеющих возможность раздельно или одновременно поворачиваться вокруг двух взаимно перпендикулярных осей. Внутренняя рама по внутренней части своего периметра снабжена элементами крепления для установки на ней испытуемых компонентов авариестойкой топливной системы.
Устройство поворота, как и наиболее близкий аналог, содержит средства, обеспечивающие возможность поворота испытуемого объекта во взаимно перпендикулярных направлениях относительно его продольной и поперечной оси.
Указанный для полезной модели технический результат достигается за счет совокупности следующих существенных признаков.
Устройство поворота платформы, установленной на основании и образованной расположенными одна в другой поворотными прямоугольными рамами, внешней и внутренней, установленными с возможностью поворота вокруг двух взаимно перпендикулярных осей, содержит две пары гидравлических приводов, причем продольные оси каждой пары приводов расположены в одной плоскости, при этом одна пара приводов предназначена для поворота внутренней рамы (далее по тексту - гидравлические приводы внутренней рамы), а другая пара предназначена для поворота внешней рамы (далее по тексту - гидравлические приводы внешней рамы), при этом корпуса каждого гидравлического привода внутренней рамы соединены с одним из элементов конструкции внешней рамы, в частности, корпус каждого гидравлического привода внутренней рамы соединен с балкой короткой стороны внешней рамы для осуществления поворота внутренней рамы относительно внешней. Корпуса гидравлических приводов внешней рамы шарнирно закреплены на противолежащих краях каркаса основания. Корпуса гидравлического привода внутренней рамы шарнирно закреплены на противолежащих поперечных (коротких) балках внешней рамы. Такая схема крепления привода внутренней рамы «балка внешней рамы - привод - балка внутренней рамы» позволяет максимально упростить силовую цепочку и изолировать внутреннюю рамы от других компонентов поворотной платформы испытательной установки. Кроме того, внутренняя рама по внутренней части своего периметра снабжена элементами крепления для установки на ней компонентов авариестойкой топливной системы, а в качестве рычага поворота внутренней рамы относительно внешней рамы использована стойка, соединяющая верхнюю и нижнюю балки короткой стороны внутренней рамы. Такое решение позволяет использовать уже имеющиеся конструктивные элементы, заставляя выполнять их дополнительные функции, без введения в состав внутренней рамы дополнительных элементов, в данном случае специального поворотного рычага, что упрощает конструкцию устройства, обеспечивает надежность работы устройства без увеличения его габаритов. Кронштейн крепления штока каждого гидравлического привода внутренней рамы к внутренней раме выполнен П-образной формы (в форме «корыта») и прикреплен к внутренней раме с охватом ее нижней балки. Такое выполнение позволяет более равномерно распределить силы, действующие от штока гидравлического привода в зоне соединения нижней балки короткой стороны внутренней рамы и стойки, работающей как рычаг поворота внутренней рамы относительно внешней, что увеличивает надежность работы устройства и упрощает крепление штока на нижней балке. В отверстиях П-образного кронштейна крепления штока каждого гидравлического привода внутренней рамы к внутренней раме установлен по скользящей посадке палец, предназначенный для соединения штока привода внутренней рамы с упомянутым П-образным кронштейном.
Для упрочнения нижней балки короткой стороны внутренней рамы в нее вварены втулки, внутри которых расположены болты крепления П-образного кронштейна, что позволяет избежать деформации элементов описываемого соединения путем создания имитации цельного пакета, стягиваемого болтовым соединением. Кроме этого, более равномерное распределение нагрузки дополнительно обеспечивается тем, что болты крепления кронштейна на балке расположены в два ряда в шахматном порядке по всей длине «корыта» кронштейна.
Гидравлические приводы каждой пары расположены таким образом, что при нахождении пары гидравлических приводов в процессе работы в срединном положении, угол между плоскостью, в которой расположены продольные оси каждой пары приводов, и плоскостью, проходящей через оси шарниров штоков приводов и ось вращения соответствующей рамы, составляет 90°.
Для надежности крепления пальца в кронштейне и его фиксации от возможного поворота вдоль своей оси, палец снабжен кольцевым упорным буртом и двумя лапками. Для предотвращения выпадения пальца из корыта во время транспортировки, в одной из лапок выполнено отверстие для стопорного болта.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображен общий вид платформы, установленной на основании.
На фиг. 2 изображена внешняя рама платформы с гидравлическими приводами внешней рамы (основание не показано).
На фиг. 3 изображена внутренняя рама платформы.
На фиг. 4 изображен общий вид платформы (основание не показано).
На фиг. 5 показана зона установки одного из гидравлических приводов внутренней рамы.
На фиг. 6 изображено то же, что на фиг. 5, но со снятыми элементами внешней рамы.
На фиг. 7 изображено место А с фиг. 6.
На фиг. 8 изображен П-образный кронштейн (в форме «корыта») с установленным в нем пальцем.
На фиг. 9 изображено то же, что на фиг. 8, палец снят.
На фиг. 10 изображен палец.
На фиг. 11 изображено крепление корпуса (цилиндра) гидравлического привода внутренней рамы к балке внешней рамы (к короткой стороне внешней рамы).
На фиг. 12 изображен фрагмент внутренней рамы платформы с шарнирным узлом поворота внутренней рамы (внешняя рама не показана), стойкой, связывающей верхнюю и нижнюю балки внутренней рамы, и П-образным кронштейном, охватывающим нижнюю балку внутренней рамы, с закрепленным на нем штоком гидравлического привода внутренней рамы.
На фиг. 13 изображен фрагмент внешней рамы платформы с шарнирным узлом поворота внешней рамы, шарнирным узлом крепления штока гидравлического привода внешней рамы к балке внешней рамы и шарнирным узлом крепления корпуса (цилиндра) гидравлического привода внешней рамы к основанию (основание не показано).
На фиг. 14 и 15 изображены соответственно фрагменты гидравлического привода в местах расположения шарнирных узлов крепления штока гидравлического привода внешней рамы к балке внешней рамы и крепления корпуса (цилиндра) гидравлического привода внешней рамы к основанию.
На фиг. 16 изображен шарнирный узел крепления корпуса (цилиндра) гидравлического привода внешней рамы к основанию.
На чертежах позициями обозначено:
1 - основание;
2 - поворотная платформа;
3 - внешняя рама поворотной платформы;
4 - внутренняя рама поворотной платформы;
5 - шарнирные узлы поворота внешней рамы, расположенные на противолежащих длинных сторонах внешней рамы;
6 - балки длинной стороны внешней рамы;
7 - стойки, связывающие шарнирные узлы поворота внешней рамы с основанием;
8 - силовые стойки внутренней рамы;
9 - шарнирные узлы поворота внутренней рамы относительно внешней рамы, расположенные на противолежащих коротких сторонах внешней и внутренней рам;
10 - верхние балки противолежащих коротких сторон внутренней рамы;
11 - балки противолежащих коротких сторон внешней рамы;
12 - гидравлические приводы внешней рамы;
13 - корпус гидравлического привода внешней рамы;
14 - шток гидравлического привода внешней рамы;
15 - гидравлические приводы внутренней рамы;
16 - корпус гидравлического привода внутренней рамы;
17 - шток гидравлического привода внутренней рамы;
18 - нижние балки противолежащих коротких сторон внутренней рамы;
19 - пластина балки короткой стороны внешней рамы;
20 - кронштейн шарнирного крепления штока гидравлического привода внутренней рамы на нижней балке короткой стороны внутренней рамы;
21 - палец;
22 - кольцевой упорный бурт пальца;
23 - лапки кольцевого упорного бурта пальца;
24 - отверстие для стопорного болта в лапке кольцевого упорного бурта пальца.
Устройство поворота платформы является частью испытательной установки компонентов авариестойкой топливной системы, которая представляет собой основание 1 с расположенной на ней поворотной платформой 2, состоящей из двух расположенных одна в другой поворотных прямоугольных рам, внешней 3 и внутренней 4, имеющих возможность раздельно или одновременно поворачиваться вокруг двух взаимно перпендикулярных осей.
Два шарнирных узла 5 поворота внешней рамы 3, связывающие балки 6 противолежащих длинных сторон внешней рамы 3 и стойку 7 внешней рамы, прикрепленную к основанию 1, обеспечивают поворот внешней рамы при испытаниях на работоспособность компонентов авариестойкой топливной системы в процессе изменений пространственного положения топливной системы по тангажу в пределах ± 15° относительно горизонтальной плоскости.
Внутренняя рама 4 состоит из верхних балок, связанных силовыми стойками 8 внутренней рамы с нижними балками. Два шарнирных узла 9 поворота внутренней рамы 4 относительно внешней рамы 3, связывающие верхние балки 10 противолежащих коротких сторон внутренней рамы 4 с балками 11 коротких сторон внешней рамы 3, обеспечивают поворот внутренней рамы 4 при испытаниях на работоспособность компонентов авариестойкой топливной системы в процессе изменений пространственного положения топливной системы по крену в пределах ± 15° относительно внешней рамы. Внутренняя рама 4 по внутренней части своего периметра снабжена элементами крепления для установки на ней испытуемых компонентов авариестойкой топливной системы.
Поворот внешней рамы относительно горизонтальной плоскости осуществляется посредством двух гидравлических приводов 12 внешней рамы, корпус (цилиндр) 13 каждого из которых шарнирно закреплен на основании 1, а штоки 14 - шарнирно связаны с противолежащими балками 6 длинных сторон внешней рамы 3.
Поворот внутренней рамы 4 производится относительно внешней рамы 3 и осуществляется посредством двух гидравлических приводов 15 внутренней рамы, корпус (цилиндр) 16 каждого из которых шарнирно закреплен на соответствующей балке 11 короткой стороны внешней рамы 3, а штоки 17 - шарнирно связаны с соответствующими нижними балками 18 короткой стороны внутренней рамы 4 в зоне расположения силовой стойки 8, соединяющей нижние 18 и верхние 10 балки коротких сторон внутренней рамы 4.
Гидравлические приводы 12 внешней рамы 3 расположены таким образом, что их продольные оси находятся в одной плоскости, причем при нахождении упомянутых приводов 12 в срединном положении угол между этой плоскостью и плоскостью, проходящей через оси шарниров штоков и ось вращения внешней рамы, составляет девяносто градусов, при этом приводы 12 работают синхронно. Аналогично расположены и гидравлические приводы 15 внутренней рамы 4 - их продольные оси также находятся в одной плоскости, а при нахождении приводов 15 в срединном положении, угол между этой плоскостью и плоскостью, проходящей через оси шарниров штоков и ось вращения внутренней рамы, составляет девяносто градусов, при этом приводы 15 работают синхронно.
Более подробно средства, обеспечивающие поворот внутренней рамы 4 платформы, показаны на фиг. 5, 6 и 11.
На фиг. 5 показана зона установки одного из гидравлических приводов 15 внутренней рамы 4. Поскольку поворот внутренней рамы 4 выполняется относительно внешней рамы 3, корпус 16 (цилиндр) гидравлического привода 15 внутренней рамы механически соединен с одним из элементов конструкции внешней рамы, а именно - с балкой 11 короткой стороны внешней рамы.
Корпус 16 гидравлического привода 15 внутренней рамы устанавливается своим шарнирным узлом к специальному кронштейну, закрепленному на пластине 19 поперечной балки внешней рамы (см. фиг. 11). Шток 17 гидравлического привода 15 внутренней рамы 4 шарнирно соединен с нижней балкой 18 короткой стороны внутренней рамы 4. На фиг. 6 показана зона расположения гидравлического привода 15 внутренней рамы (для удобства восприятия элементы конструкции внешней рамы не показаны).
Шарнирное крепление штока 17 гидравлического привода 15 внутренней рамы 4 на нижней балке 18 короткой стороны внутренней рамы 4 выполнено посредством кронштейна 20. Кронштейн 20 выполнен П-образной формой (в форме «корыта»), обращенной открытой стороной вверх. Как показано на фиг. 6-9, кронштейн 20 охватывает своими вертикальными стенками нижнюю балку 18 и закреплен на ней болтами, проходящими насквозь через стенки П-образного кронштейна 20 («корыта») и нижнюю балку. Для упрочнения данной зоны балки в нее вварены втулки (на чертежах не показаны), внутри которых расположены болты. Для более равномерного распределения нагрузки болты крепления кронштейна 20 на балке 18 расположены в два ряда в шахматном порядке по всей длине стенок кронштейна 20.
Шарнирное крепление штока 17 гидравлического привода 15 внутренней рамы 4 на кронштейне 20, связанном с нижней балкой 18 короткой стороны внутренней рамы 4, произведено посредством пальца 21, установленного в кронштейне 20 и соединенного со свободным концом штока 17 привода 15. В связи с тем, что палец 21 воспринимает всю нагрузку, передаваемую штоком 17 привода 15 с кронштейном 21, он должен быть выполнен из материала повышенной прочности, в то время как сам кронштейн 21 в силу своей «размазанности» вдоль нижней балки 18 (протяженной площади контакта) может быть выполнен из стали меньшей прочности. Таким образом, шарнирное крепление штока 17 гидравлического привода 15 внутренней рамы 4 на нижней балке 18 короткой стороны внутренней рамы 4 выполнено из двух составляющих: П-образного кронштейна 20 из конструкционной стали и каленого пальца 21, устанавливаемого в кронштейне 20 по скользящей посадке. Для надежности крепления пальца в кронштейне 20 и его фиксации от возможного поворота вдоль своей оси, палец 21 снабжен кольцевым упорным буртом 22 и двумя лапками 23. Для предотвращения выпадения пальца 21 из кронштейна 20 во время транспортировки, в одной из лапок 23 выполнено отверстие 24 для стопорного болта.
В качестве рычага, обеспечивающего поворот внутренней рамы 4 относительно шарнирного узла поворота внутренней рамы 4, использована силовая стойка 8, соединяющая верхнюю 10 и нижнюю 18 балки короткой стороны внутренней рамы 4. Такая схема исключает введение в кинематическую схему конструкции специального поворотного рычага, что упрощает конструкцию устройства и одновременно повышает его надежность.
Описанная выше схема крепления гидравлического привода 15 внутренней рамы 4 «балка 11 внешней рамы 3 - гидравлический привод 15 -нижняя балка 18 внутренней рамы 4» позволяет максимально упростить силовую цепочку и с «силовой точки зрения» изолировать внутреннюю раму от воздействия других компонентов поворотной платформы испытательной установки, что обеспечит надежную работу и требуемые условия испытаний авариестойкой топливной системы вертолета.
Конструкция поворотной платформы с заявленным устройством поворота позволяет изменять пространственное положение компонентов авариестойкой топливной системы вертолета как по тангажу путем поворота внешней рамы 3, так и по крену, поворачивая внутреннюю поворотную раму 4. Изменение положения компонентов авариестойкой топливной системы по тангажу или крену может быть выполнено раздельно для каждого направления или совместно для обоих направлений как дискретно, так и в непрерывном режиме.