ЗАМОК ВНЕШНЕЙ ПОДВЕСКИ ВЕРТОЛЕТА

Предлагаемое техническое решение относится к авиационной технике, а именно к оборудованию летательных аппаратов, в частности, вертолетов, предназначенных для транспортирования груза на внешней подвеске.
Известен замок для подцепки груза к внешней подвеске вертолета, включающий корпус, состоящий из двух обойм, между которыми закреплены с возможностью вращения несущий рычаг, подпружиненный опорный рычаг и связанный с ним посредством нескольких промежуточных рычагов сектор, входящий в систему управления замком (см. переизданное Руководство по эксплуатации замка ДГ-65.8500-0, 2003 г., листы 4-7 и 23). Несущий рычаг выполнен по схеме двухопорной балки, в середине которой, в профильной канавке, прикладывается нагрузка от подцепляемого грузового звена со стропами от груза. Для гашения удара несущего рычага при открывании замка к обоймам прикреплен демпфер. Замок при размещении в нижней точке канатов внешней подвески (длиной до 40 м) обеспечивает управляемую отцепку от груза с борта вертолета. Контроль правильного зацепления рычагов замка может быть осуществлен через смотровые окна в корпусе после подцепки груза. В случае если стропальщики допустили ошибку при закрывании замка и плохо проконтролировали, рычаги выйдут из зацепления уже в начале натяжения стропов, и замок откроется. Поэтому потребуется правильная переподцепка груза к замку. Таким образом, исключена самопроизвольная отцепка груза в полете и обеспечена безопасность полетов при транспортировании грузов на внешней подвеске.
Почти полувековой опыт эксплуатации замка показал его надежность при работе в различных условиях, даже после неоднократного погружения в морскую воду.
Однако замок имеет недостатки: сложность конструкции, неудобное расположение грузозахватных органов и большая масса (20 кг). Массивность вызвана значительными габаритами, которые необходимы для размещения большого количества деталей. Двухопорная схема несущего рычага усложняет подцепку груза: сначала необходимо повернуть подпружиненный опорный рычаг для устранения второй опоры, затем для образования зева вывести из исходного положения несущий рычаг, удерживая его от возврата пружиной, надеть на него грузовое звено, вернуть несущий рычаг в исходное положение, завести опорный рычаг под площадку на несущем рычаге (т.е. вернуть вторую опору на место) и закрыть замок поворотом передаточного рычага до защелкивания на секторе. Эта последовательность операций в случае прилета вертолета с закрытым замком (что необходимо для исключения поломки замка при укладке на землю) дополняется еще двумя операциями по подготовке замка к подцепке: открыванием крышки и нажатием на кнопку с усилием 10-12 кг, чтобы вывести из зацепления переходный рычаг с сектором. Из-за сложности технологии подцепки (8 операций в строго определенной последовательности) даже опытный стропальщик не сможет ее выполнить без специального инструктажа. К тому же перечисленные операции необходимо выполнять в непростых условиях под вертолетом: сильный шум от двигателей, большой напор воздуха от несущего винта вертолета (20-40 м/сек, т.е. ураган), ослепляющая пыль и пр. В результате подцепка груза к вертолету сопряжена с большой трудоемкостью (особенно для стропальщиков с малым опытом). Поэтому, как правило, для выполнения подцепки выделяют два человека, которые совместно выполняют все операции с замком.
Несмотря на перечисленные недостатки, замок ДГ-65 применяют до сих пор на большинстве отечественных вертолетов (Ми-8МТВ, Ка-32, Ми-10К, Ми-26), т.к. промышленность ничего нового не предлагает.
Наиболее близким по технической сущности, т.е. прототипом, является замок для подцепки груза к внешней подвеске вертолета (Замок ВТ-ДГ20. Руководство по технической эксплуатации, 1986). Он включает корпус, состоящий из двух обойм, между которыми закреплены с возможностью вращения двуплечий несущий рычаг, двуплечий упорный рычаг и связанный с ним посредством нескольких промежуточных рычагов сектор, входящий в систему управления замком. Несущий рычаг имеет профильную канавку для размещения грузового звена, например, серьги стропа. Центр профильной канавки смещен на небольшую величину от оси вращения несущего рычага, в результате чего обеспечивается снижение величины изгибающего момента от груза. Поэтому несущий рычаг ВТ-ДГ20, несмотря на большую грузоподъемность (почти в два раза), выполнен меньшим по размерам, чем на замке ДГ-65. Сниженная величина момента по цепочке промежуточных рычагов редуцируется (понижается) за счет соотношения плеч, и в конце цепочки для удержания замка в закрытом положении и для открытия замка требуется небольшое усилие. Несущий рычаг удерживается в закрытом положении с одной стороны упорным рычагом (менее металлоемким, чем в аналоге), а с другой - боковым упором с пружиной. Корпус снабжен снизу третьим подпружиненным упором для несущего рычага (используется при подцепке). Упорный рычаг, запирая несущий рычаг одним плечом, другим плечом связан с сектором системы управления с электромагнитом посредством промежуточных рычагов. Контроль правильного зацепления рычагов замка может быть осуществлен через смотровые окна в корпусе после подцепки груза. При подаче управляющего сигнала на электромагнит сектор поворачивается, чем обеспечивает свободу вращения упорного рычага. При таком устранении упора со стороны упорного рычага несущий рычаг поворачивается вокруг своей оси под действием силы веса груза, которая приложена в центре профильной канавки. При повороте несущего рычага с него сходит серьга грузового стропа, т.е. происходит управляемая отцепка груза от замка.
Недостатком известного замка является большая трудоемкость подцепки груза. В частности, стропальщику необходимо вручную открыть замок посредством кнопки со штоком (поводком) на корпусе (замок на подцепку подают в закрытом положении для исключения поломки изящного несущего рычага), отвести упорный рычаг, установить в рабочее положение нижний подпружиненный упор, повернуть несущий рычаг до нижнего подпружиненного упора, ввести в профильную канавку несущего рычага грузовую серьгу, повернуть несущий рычаг до бокового упора с пружиной, закрыть замок поворотом упорного рычага до защелкивания последнего переходного рычага на секторе (7 операций).
Кроме того, чрезмерная сложность конструкции не обеспечивает надежность в работе замка, несмотря на возможность контроля правильного зацепления рычагов через смотровое окно. После нескольких серьезных отказов (падения груза в полете) эксплуатация замка была приостановлена.
Задачей предлагаемого решения является устранение указанных недостатков и достижение нового технического результата, заключающегося в повышении надежности в работе замка внешней подвески вертолета и упрощении подцепки груза.
Этот технический результат в замке внешней подвески вертолета, содержащем корпус с системой управления, включающей привод, сектор и поводок, установленный в корпусе с возможностью вращения упорный рычаг, связанный с системой управления посредством сектора, и установленный в корпусе с возможностью вращения двуплечий несущий рычаг, одно плечо которого снабжено профильной канавкой для грузового звена, центр которой смещен относительно оси вращения, а второе плечо снабжено упорной поверхностью, достигается тем, что поводок присоединен к концу упорного рычага, который подпружинен относительно корпуса, сектор размещен непосредственно на упорном рычаге с возможностью зацепления с упорной поверхностью несущего рычага для закрывания замка и с возможностью разъединения под действием привода на открывание замка, упорный рычаг дополнительно снабжен двумя опорными площадками, первая из которых расположена между осью вращения и сектором, а вторая расположена между сектором и местом крепления поводка, плечо несущего рычага с упором дополнительно снабжено кулачком, предназначенным для поочередного взаимодействия с первой и второй опорными площадками упорного рычага при ручном повороте несущего рычага для закрывания замка.
В зеве над плечом несущего рычага, снабженным профильной канавкой для грузового звена, установлена подпружиненная защелка.
Кроме того, несущий рычаг снабжен удлинителем для размещения грузового звена при выполнении подцепки.
На фиг.1 представлен общий вид вертолета с предлагаемым замком;
на фиг.2 - общий вид замка внешней подвески вертолета в закрытом положении (вид сбоку без верхней обоймы, которая условно не показана);
на фиг.3-общий вид замка внешней подвески вертолета по фиг.2 в открытом положении (вид сбоку без верхней обоймы).
Перед выполнением транспортных работ на вертолет 1 устанавливают внешнюю подвеску, состоящую из каната 2, подцепляемого к верхнему замку 3. К нижнему концу каната 2 болтом 4 присоединяют предлагаемый замок 5.
Замок 5 содержит корпус, выполненный из двух обойм 6, соединенных между собой с зазором стяжными болтами 7, 8, 9 и 10. Между обоймами 6 на оси 11 установлен двуплечий несущий рычаг 12, одно плечо которого снабжено профильной канавкой 14 для размещения грузового звена 15. Центр профильной канавки 14 смещен относительно оси 11 на величину "е". Другое плечо несущего рычага 12 имеет упорную поверхность 16 и кулачок 17 (т.е. поверхность переменной кривизны). Между обоймами 6 на оси 18 смонтирован упорный рычаг 19, который (для обеспечения контакта с несущим рычагом 12) связан с болтом 9 пружиной 20. На упорном рычаге 19 выполнены: сектор 21 (т.е. участок с поверхностью постоянной кривизны с центром на оси 18) и две опорные площадки: первая площадка 22 расположена между осью вращения и сектором 21, а вторая площадка 23 расположена за сектором 21. Сектор 21 расположен ниже продольной оси упорного рычага 19. К концу упорного рычага 19 посредством болта 24 присоединен поводок 25, который проходит через исполнительное устройство системы управления, например, электромагнит 26. Поводок 25 может быть выполнен в виде штока, гибкой тяги (тросика) или др. На выходящем конце поводка 25 закреплено кольцо 27, предназначенное для ручного открывания замка. Кольцо 27 под действием пружины 20 в исходном положении упирается в винт 28, которым регулируют правильное зацепление упорного рычага 19 с несущим рычагом 12 за счет изменения положения поводка 25. Правильное исходное положение обоих рычагов (показано основными линиями на фиг.2) контролируют через смотровые окна, имеющиеся на обеих обоймах 6 (окна не показаны, чтобы не загромождать чертеж). Поводок 25 соединен с якорем электромагнита 26 (не показан) так, что при отключенном электропитании возможно их движение при приложении усилия к кольцу 27.
На болте 10 установлен демпфер 29, выполненный, например, из упругого материала (технической резины или др.). На корпусе на оси 30 над концом плеча несущего рычага 12 установлена защелка 31 с пружиной 32. Угол поворота защелки 31 ограничен упорами (не показаны) так, что в закрытом положении она не касается упорного рычага 19, а в открытом положении - не касается несущего рычага 12. На конце несущего рычага 12 закреплен удлинитель 33.
Замок 5 внешней подвески 2 вертолета 1 работает следующим образом.
Перед взлетом вертолета 1 замок 5 закрывают. Для этого несущий рычаг 12 поворачивают, нажимая рукой на удлинитель 33 (на фиг.2 исходное положение изображено тонкими линиями со стрелкой). В начале поворота несущего рычага 12 его кулачок 17 воздействует на первую опорную площадку 22 упорного рычага 19, который поворачивается, преодолевая усилие пружины 20. Несущий рычаг 12 поворачивают до схода кулачка 17 с первой опорной площадки 22 и полного захода упорной поверхности 16 за сектор 21. Упорный рычаг 19 под действием растянутой пружины 20 опускается до контакта второй опорной площадки 23 с кулачком 17. При дальнейшем повороте несущий рычаг 12 упирается в демпфер 29. В результате происходит фиксация от вращения несущего рычага 12 в двух направлениях (на фиг.2 это положение изображено основными линиями).
После взлета замок 5 вертолетом 1 подают стропальщикам на подцепку груза. Подцепка заключается в размещении на удлинителе 33 грузового звена 15 и надавливании им на защелку 31. После прохода грузового звена 15 в зев замка подпружиненная защелка 31 возвращается в исходное положение. При натяжении вертолетом 1 каната 2 внешней подвески грузовое звено 15 под действием силы веса груза размещается в профилированной канавке 14. Момент от силы веса груза на несущем рычаге 12, действующий против часовой стрелки (по фиг.2), прижимает упор 16 к сектору 21 до полного их зацепления. Касательная составляющая опорной реакции на секторе 21 стремится повернуть упорный рычаг 19 по часовой стрелке (из-за расположения сектора 21 ниже осевой линии упорного рычага 19). В том же направлении действует усилие от пружины 20. Повороту упорного рычага 19 по часовой стрелке препятствует кулачок 17, взаимодействующий с опорной площадкой 23 за сектором 21, т.к. опорная реакция на кулачке 17 действует на большем плече и создает момент против часовой стрелки. В результате кинематического замыкания упорного рычага 19 с несущим рычагом 12 происходит надежная фиксация замка в закрытом положении.
После транспортирования груз устанавливают в заданном месте и выполняют отцепку стропов от внешней подвески 2 вертолета 1 посредством замка 5 без участия стропальщиков. Для этого включением исполнительного устройства - электромагнита 26 воздействуют на поводок 25, который поворачивает упорный рычаг 19 против часовой стрелки. Сектор 21, скользя по упорной поверхности 16, выходит из зацепления с ней. Расфиксированный несущий рычаг 12 под действием момента от веса стропов и грузового звена 15 поворачивается вокруг оси 11, а грузовое звено 15 сходит с него (на фиг.3 это положение показано основными линиями). При дальнейшем вращении несущего рычага 12 его кинетическая энергия гасится при ударе о демпфер 29 (на фиг. 3 это положение показано тонкими линиями).
Привод системы управления замка может быть также гидравлическим, пневматическим или ручным. В случае отказа исполнительного устройства (например, при обрыве электрокабеля) замок открывают, потянув за кольцо 25.
Предлагаемый замок малогабаритен, несложен по конструкции, состоит из минимального количества деталей, что обеспечено размещением всех рабочих поверхностей только на двух основных рычагах. На эти два рычага возложено по нескольку функций, каждая из которых в прототипе выполняется отдельными звеньями. При этом обеспечено ступенчатое увеличение передаточного числа по цепочке за счет размещения рабочих площадок на разных по величине плечах. В результате требуемое усилие для открывания замка (на кольце или электромагните), как минимум, на два порядка слабее нагрузки, действующей на несущий рычаг. Под действием веса подцепленного груза замок надежно закрыт, причем с ростом величины груза пропорционально возрастают фиксирующие силы. Несущее плечо, несмотря на то, что выполнено в виде консольной балки, из-за нагрузки на небольшом плече ("е") может быть выполнено менее материалоемким. Из-за соответствующего снижения нагрузок на остальные звенья может быть снижена общая масса замка.
Основным достоинством предлагаемого замка по сравнению с аналогами является удобство эксплуатации, заключающееся в упрощении подцепки (всего одна операция), что обеспечено консольной схемой крепления несущего рычага. В результате сокращена трудоемкость подцепки и снижены требования к обслуживающему персоналу, в частности, подцепка может быть осуществлена одним стропальщиком без особой подготовки.