СИСТЕМА ВНЕШНЕЙ ПОДВЕСКИ ГРУЗА К ВЕРТОЛЕТУ Российский патент 1997 года по МПК B64D9/00 

Изобретение относится к авиационной технике, в частности, к оборудованию летательных аппаратов, предназначенных для транспортировки грузов на внешней подвеске и проведения строительно-монтажных работ.

Известна система внешней подвески груза к вертолету, включающая ориентирующую систему, обеспечивающую ориентацию и фиксацию монтируемого груза в азимутальном положении [1] Эта система содержит грузонесущий Т-образный элемент, вертикальный стержень которого соединен с вертолетом посредством карданного узла и снабжен приводом, а горизонтальный стержень, (в данном случае балансирный) размещен под фюзеляжем и к его концам прикреплены два стропа.

Недостатком известной системы являются крутильные колебания груза при пуске и торможении ориентирующей системы, а также после возможных ударов груза о препятствия при заходе на монтаж, что усложняет установку груза на проектные отметки.

Наиболее близкой к изобретению является система внешней подвески груза к вертолету, которая содержит установленный на вертолете Т-образный грузонесущий элемент, вертикальный стержень которого соединен с вертолетом посредством карданного узла с возможностью поворота вокруг вертикальной оси, а горизонтальный стержень размещен под фюзеляжем, и систему из четырех стропов, попарно прикрепленных к концам горизонтального стержня и к грузу [2] Т-образный элемент снабжен механизмом поворота с приводом, который может ориентировать и фиксировать груз в азимутальном направлении. Это обеспечено тем, что привод выполнен в виде электромеханизма, представляющего собой реверсивный электродвигатель с понижающим редуктором, и обладает свойством самоторможения в выключенном состоянии. Примененная схема строповки вследствие своей высокой жесткости обеспечивает заданное положение груза в полете и препятствует его поворотам и крутильным колебаниям на стропах.

Однако при выполнении строительно-монтажных работ повышенная жесткость строповой системы приводит к необходимости увеличения материалоемкости как вертикального грузонесущего вала и привода, так и горизонтального стержня, которые в данном случае должны рассчитываться на повышенные моменты и ударные нагрузки при случайных динамических воздействиях на груз при наведении его на место установки. Кроме того, повышенная жесткость такой подвески груза может осложнять процесс монтажа из-за отсутствия возможности самоориентации груза и ловителях (устройства для захвата и точной установки груза в проектное положение). В результате отсутствия в этой жесткой подвеске возможности компенсации ошибок наведения груза по азимуту с борта вертолета (из-за удаленности наблюдаемого бортоператора от места стыка они неизбежны), а также компенсации рысканий вертолета в режиме висения (как правило, бывает и то и другое) не исключаются повреждения либо ловителей, либо груза, либо системы ориентации груза на вертолете. Все это может привести к дополнительным затратам. Кроме того, жесткая подвеска груза снижает безопасность работ при монтаже из-за большей вероятности заклинивания в ловителях и зацепов груза.

Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков известной системы внешней подвески груза к вертолету, в частности, снижение жесткости строповой части при выполнении строительно-монтажных работ, и как следствие, уменьшение крутящего и изгибающего моментов на стержнях Т-образного элемента, снижение динамических нагрузок на элементы привода при монтаже груза с ошибками наведения. Кроме того, снижение жесткости строповой части обеспечит самоориентацию груза в ловителях и исключит заклинивания и зацепы.

Поставленная задача в системе внешней подвески груза к вертолету, содержащей грузонесущий Т-образный элемент, вертикальный стержень которого соединен с вертолетом посредством карданного узла с возможностью поворота вокруг вертикальной оси и снабжен приводом, а горизонтальный стержень размещен под фюзеляжем, и стропы, прикрепленные попарно к концам горизонтального стержня и к грузу, достигается тем, что оба конца каждого стропа прикреплены к противоположным концам горизонтального стержня, а в точке перегиба каждого стропа установлен огибаемый ролик с грузозахватным приспособлением и тормозным устройством.

Тормозное устройство может быть выполнено либо с ручным приводом с тросовым управлением из кабины вертолета, либо с электромеханическим приводом, автоматически управляемым в зависимости от режима полета, для чего система управления соединена с датчиком скоростного напора, установленным на вертолете.

Предложенная совокупность существенных признаков обеспечивает необходимую при транспортировании жесткость подвески, обеспечивающую положение груза в полете в заданном положении, например, с наименьшим лобовым сопротивлением, и необходимую при монтаже груза гибкость подвески, уменьшающую крутящий момент на элементы привода от ударных нагрузок, а также предотвращающую заклинивание и зацепы груза в ловителях, что повышает безопасность полетов.

На фиг. 1 изображена предлагаемая система внешней подвески груза к вертолету, общий вид; на фиг. 2 один из вариантов выполнения огибаемого ролика с грузозахватным приспособлением и тормозным устройством; на фиг. 3 - блок-схема управления тормозным устройством с электромеханическим приводом.

Система внешней подвески груза к вертолету включает в себя вертолет 1, грузонесущий Т-образный элемент 2, вертикальный стержень которого соединен с вертолетом посредством карданного узла с возможностью поворота вокруг вертикальной оси и снабжен приводом (не показаны). Привод выполнен в виде электромеханизма, представляющего собой реверсивный электродвигатель с понижающим редуктором, и обладает свойством самоторможения в выключенном состоянии. Поэтому в выключенном состоянии привод является фиксирующим устройством вертикального вала и груза. Горизонтальный стержень размещен под фюзеляжем, и к его противоположным концам прикреплены оба конца каждого из двух используемых стропов 3 и 4 с образованием из них двух полупетель. В нижней точке каждой полупетли, т. е. в точке перегиба каждого стропа размещен огибаемый ролик 5 с грузозахватным приспособлением и тормозным устройством.

Один из вариантов конкретного выполнения ролика (фиг. 2) состоит из корпуса 6, в котором на оси 7 установлен ролик 5. В нижней части корпуса 6 с возможностью поворота вокруг оси навески смонтирован грузозахватный крюк 8. Тормозное устройство может быть выполнено в виде установленного внутри корпуса 6 кожуха 9 с прорезями 10 с обеих сторон для оси 7. Внутри кожуха 9 установлены фрикционные накладки 11. С обеих сторон к кожуху 9 сверху шарнирно прикреплены тяги 12, каждая из которых имеет сверху винтовую нарезку 13. На корпусе 6 установлен привод 14, например, электродвигатель с самотормозящей механической передачей, в частности винтовой, взаимодействующей с концами 13 тяг 12. Питание электродвигателей осуществляется от источника электроэнергии 15 по жгутам 16. В систему управления тормозным устройством входит коммутирующее устройство 17, расположенное в кабине вертолета, которое при необходимости можно включать вручную. Для автоматизации процесса управления тормозным устройством могут дополнительно использоваться датчик скоростного напора 18 (имеющийся на каждом летательном аппарате), преобразователь воздушного давления в электрический сигнал 19, усилитель электрического сигнала 20 и концевые выключатели 21.

Тормозные устройства могут быть выполнены с ручным дистанционным управлением из кабины, например, применив вместо жгутов 16 троса управления, проложенные в направляющих втулках (не показаны), прикрепленных к стропам 3 и 4. Нижние концы тросов управления в этом случае могут быть прикреплены к рычагам (не показаны), шарнирно закрепленным на корпусах 6 и обеспечивающим необходимое усилие прижима фрикционных накладок 11 к стропам 3 и 4.

Система внешней подвески груза к вертолету работает следующим образом.

Перед полетом с целью монтажа груза 22, т.е. для его точной установки на проектные отметки с обеспечением совмещения крепежных отверстий, технологических трубопроводов и пр. его (груз) оснащают ориентирующими штырями 23. На монтажной площадке 24 закрепляют ловители 25. Каждый из ловителей может быть выполнен в виде двух параллельных труб; закрепленных на расстоянии друг от друга, равном толщине штыря 23 с зазором, исключающим заклинивание, но обеспечивающим необходимую точность монтажа. Верхние концы труб отгибают друг от друга для расширения поля захвата штырей 23.

В начале груз 22 подцепляют крюками 8, и в режиме висения вертолета 1 поворачивают приводом вертикальный стержень Т-образного элемента 2 в положение, при котором груз будет в полете иметь наименьшее лобовое аэродинамическое сопротивление. При разгоне вертолета скоростной напор воздуха от датчика 18 через преобразователь 19 и усилитель 20 воздействует на коммутирующее устройство 17, которое включает электродвигатель 14 на каждом ролике 5. В результате винтовые пары 13-14 поднимают тяги 12 до положения, когда кожух 9 прижмет фрикционные накладки 11 к стропам 3 и 4. Отрегулированные на необходимое усилие прижима концевые выключатели 21 отключают привод тормозного устройства. При ручном приводе включение тормозов осуществляют посредством тросов управления 16. В результате включения тормозных устройств на каждом ролике 5 обеспечивается фиксация длины обеих ветвей в полупетлях стропов 3 и 4, чем обеспечивается необходимая жесткость системы внешней подвески груза в полете. В таком зафиксированном положении подвески транспортируют груз.

На завершающем этапе транспортировки осуществляют заход на место укладки или монтажа груза 22. В процессе захода скорость полета уменьшают до нуля, когда вертолет зависает над монтажной площадкой 24. В результате скоростной напор воздуха уменьшается и автоматика сбрасывает (в описанной выше последовательности) на растормаживание роликов 5. В случае отсутствия на борту автоматического управления тормозными устройствами, их включают посредством тросов управления 16 вручную. Затем поворачивают приводом Т-образного элемента 2 груз 22 вокруг вертикальной оси, согласовывая положение штырей 23 на грузе 22 с ловителями 25 так, чтобы первые оказались над разогнутыми участками труб. Снижением вертолета опускают груз до контакта штырей 23 с наклонными участками ловителей 25. При дальнейшем снижении вертолета за счет горизонтальных составляющих опорных реакций, возникающих в местах контакта ловителей 25 и штырей 23, груз 22 разворачивается на стропах 3 и 4 до входа штырей между параллельными участками труб. Дальнейшим снижением вертолета груз 22 устанавливают в проектное положение. Самоориентация груза относительно ловителей обеспечена возможностью перекатывания роликов 5 по стропам 3 и 4. В результате перекатывания роликов изменяется длина ветвей стропов в полупетлях, и груз 22 может за счет этого изменить свое положение по углу вокруг вертикальной оси, т.е. подвеска груза становится гибкой.

В случае ударов или зацепов груза о препятствия при заходе на монтаж или в случае прохода штырей 23 мимо ловителей 25, под действием динамических нагрузок груз также может разворачиваться на стропах 3 и 4, гася или ослабляя тем самым динамические нагрузки, передаваемые от стропов на Т-образый элемент и детали привода. При больших отклонениях груза в результате динамических нагрузок вследствие перекатывания роликов 5 по полупетлям стропов 3 и 4 происходит подъем центра масс груза 22 аналогично подъему по наклонной поверхности. Появляющиеся при этом на роликах 5 горизонтальные составляющие силы веса груза направлены в сторону, противоположную перекатыванию. Под действием этих составляющих силы веса груз возвращается в исходное (самое нижнее) положение.

Таким образом, система внешней подвески грузов к вертолету может изменять свою жесткость в зависимости от решаемых задач на разных этапах полета. Возможность самоориентации груза в процессе монтажа снижает динамические нагрузки на вертолет, что упрощает пилотирование, т.к. облегчает балансировку вертолета на режиме висения и повышает безопасность полета. Кроме того, за счет придания гибкости строповой системе снижаются динамические нагрузки на привод и конструктивные элементы, снижаются пусковые токи.

Использование: изобретение относится к авиационной технике, в частности к оборудованию летательных аппаратов, предназначенных для транспортировки грузов на внешней подвеске и проведения строительно-монтажных работ с использованием механизма ориентации груза. Сущность изобретения: стропы внешней подвески огибают специальные ролики, снабженные тормозным устройством с дистанционным управлением (автоматическим или ручным). Грузозахватные органы (крюки) крепятся к этим роликам. В полете груз достаточно жестко фиксируется в необходимом положении, например, с наименьшим лобовым сопротивлением, при этом стропы и ролики заторможены. При монтаже внешняя подвеска становится более "мягкой" за счет растормаживания роликов, что дает возможность роликам перекатываться по стропам и приводит к уменьшению динамических нагрузок при пуске и торможении механизма ориентации груза и ударах или зацепах груза о препятствии при монтаже 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Система внешней подвески груза к вертолету, содержащая грузонесущий Т-образный элемент, вертикальный стержень которого соединен с вертолетом посредством карданного узла с возможностью поворота и снабжен приводом, а горизонтальный стержень размещен под фюзеляжем, и стропы, прикрепленные попарно к концам горизонтального стержня, отличающаяся тем, что оба конца каждого стропа прикреплены к противоположным концам горизонтального стержня, а в точке перегиба каждого стропа установлен огибаемый ролик с грузозахватным приспособлением и тормозным устройством. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что привод тормозного устройства на каждом ролике выполнен электромеханическим, система управления которым соединена с датчиком скоростного напора, установленным на вертолете. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что привод тормозного устройства на каждом ролике выполнен механическим, с ручным тросовым управлением из кабины вертолета.