УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ОБЪЕКТА НА ПАЛУБЕ КОРАБЛЯ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Российский патент 1999 года по МПК B64F1/08 

Изобретение относится к корабельным устройствам транспортировки с использованием лебедок.

Известно устройство, включающее многобарабанные лебедки, на которые наматываются канаты, перемещающие летательный аппарат (ЛА) по палубе корабля. Барабаны лебедок приводятся в движение регулируемыми двигателями /1/. К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что в известном устройстве применяются усложненные многобарабанные лебедки, предусматривающие работу от двух двигателей с использованием дифференциальных передач сложной конструкции.

Известно устройство, включающее лебедку с замкнутым буксировочным тросом, закрепленным на буксировочной тележке, и оттяжной блок, позволяющий расширить рабочую зону обслуживания по транспортировке ЛА из любой зоны посадочной площадки. К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что применение лебедки с замкнутым буксировочным тросом не позволяет поддерживать постоянным усилие в тянущем тросе, и, тем самым, снижается эффективность работы устройства в условиях качки корабля и воздействия порывов ветра на транспортируемый ЛА. Кроме того, для работы каретки с оттяжным блоком необходимо использование дополнительного привода с системой управления. Поскольку последняя не связана с работой тянущей лебедки, это приводит к неравномерности перемещения ЛА.

Наиболее близким устройством того же названия к заявленному изобретению по совокупности признаков является комплекс электрогидравлических лебедок ЛЭГС11, содержащий буксировочное устройство с системой тросов, электрогидравлическую систему, включающую в себя две гидравлические лебедки с приводными гидромоторами, оборудованные тормозными гидроцилиндрами, отсечной и переключающий гидрораспределители, насосный агрегат, состоящий из насоса переменной подачи и насоса постоянной подачи, пополнительную емкость /2/, принятый за прототип. К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в известном устройстве гидравлические лебедки работают в двух отдельных силовых контурах, укомплектованных двумя отдельными насосными агрегатами, что требует применения дополнительной системы управления работой насосных агрегатов для синхронизации скорости вращения барабанов тросовых лебедок.

Заявляемое изобретение направлено на создание устройства, предназначенного для надежного и безопасного перемещения объекта, преимущественно ЛА на палубе корабля в условиях качки и воздействия порывов ветра путем обеспечения синхронной работы гидравлических лебедок с постоянным натяжением тросов. При этом сохраняется неизменным расчетное усилие в тянущем тросе и варьируется усилие в тормозном тросе в зависимости от условий качки.

Техническим результатом при осуществлении изобретения является то, что устройство автоматически реагирует на внешние возмущающие условия качки и не допускает провисания тросов и, как следствие, рывков и неравномерности движения транспортируемого объекта по палубе корабля как в одном направлении, так и в обратном направлении.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для перемещения объекта на палубе корабля, преимущественно ЛА, содержащем буксировочное устройство с системой тросов, электрогидравлическую систему, включающую в себя две гидравлические лебедки с приводными гидромоторами, оборудованные тормозными гидроцилиндрами, отсечной и переключающий гидрораспределители, насосный агрегат, состоящий из насоса переменной подачи и насоса постоянной подачи, пополнительную емкость, гидравлические лебедки с помощью гибкого троса с буксировочным устройством включены в единый силовой контур, снабженный источником энергии, через который входы гидромоторов лебедок подключены к насосу постоянной подачи, а выходы гадромоторов лебедок подключены к насосу переменной подачи, при этом тормозные гидроцилиндры подключены к гидромоторам лебедок через встроенные в них челночные клапаны, а пополнительная емкость подключена через гидрораспределители к гидромоторам лебедок, при этом насос постоянной подачи подключен через отсечной гидрораспределитель, насос переменной подачи подключен через переключающий гидрораспределитель, а источник энергии выполнен в виде пневмогидроаккумулятора.

При исследовании отличительных признаков описываемого устройства не выявлено каких-либо известных аналогичных решений по включению двух гидравлических лебедок в единый силовой гидравлический контур, при этом лебедки через тросы и буксировочное устройство замкнуты общей кинематической связью, что позволяет устройству автоматически реагировать на изменение установленных параметров работы лебедок таких, как усилия натяжения и скорости наматывания (сматывания) тросов. Подключение входов гидромоторов лебедок к общему источнику энергии позволяет создать для них одинаковые условия работы. При этом выходы гадромоторов через переключающий гидрораспределитель соединены с пополнительной емкостью, чем достигается максимальный перепад давлений на входе и выходе гидромоторов, вызывающий максимальный крутящий момент лебедок, создающий постоянное натяжение тросов, исключающее их слабину и провисание на всех этапах транспортировки объекта: начало движения, перемещения с расчетным тяговым усилием, торможения и остановки.

Подключение насоса переменной подачи через переключающий гидрораспределитель к выходу одного из гидромоторов, позволяет создавать на нем противодавление, что вызывает изменение установленного перепада давлений на входе и выходе гидромотора и, следовательно, вызывает уменьшение крутящего момента лебедки. Это позволяет производить плавное изменение скорости транспортировки объекта. Насос постоянной подачи служит для зарядки пневмогидроаккумулятора, который является общим источником энергии для гидромоторов лебедок, что обеспечивает условия для их синхронной работы. Пневмогидроаккумулятор сглаживает пульсации давления на входе гидромоторов и компенсирует возможные гидравлические потери в контуре. Подключение тормозных гидроцилиндров к гидромоторам лебедок через челночные клапаны позволяет производить их автоматическое срабатывание под действием высокого давления в одной из ветвей силового гидравлического контура, при изменении направления транспортировки объекта по палубе корабля. Использование отсечного гидрораспределителя позволяет выполнить одновременное переключение от источника энергии к гидравлическим лебедкам, что обеспечивает единые параметры давления на входах гидромоторов. Переключающий гидрораспределитель позволяет последовательно подключать насос переменной подачи к выходу одного из гидромоторов и этим достигается изменение направления транспортировки объекта.

На чертеже изображена комбинированная схема совместной работы лебедок в режиме транспортировки объекта, ЛА.

На схеме показаны;
1,2 - гидравлическая лебедка;
3,4 - приводной гидромотор;
5,6 - тормозной гидроцилиндр;
7,8 - челночный клапан;
9 - отсечной гидрораспределитель;
10 - источник энергии (пневмогидроаккумулятор);
11 - переключающий гидрораспределитель;
12 - насосный агрегат;
13 - насос переменной подачи;
14 - насос постоянной подачи;
15 - транспортируемый объект, ЛА (например вертолет);
16 - буксировочное устройство;
17, 18 трос;
19, 20 - блок;
21 - пополнительная емкость;
22 - невозвратный клапан;
23 - предохранительный клапан;
M₁, M₂ - крутящие моменты гидромоторов лебедок;
а, б - положения переключающего гидрораспределителя;
F_тяг. - усилие в тросе тянущей лебедки;
F_сопр. - усилие сопротивления движению;
F_торм. - усилие в тросе тормозящей лебедки.

Устройство для перемещения объекта, преимущественно ЛА, на палубе корабля включает две гидравлические лебедки 1 и 2 с приводными гидромоторами 3 и 4. Тормозные гидроцилиндры 5 и 6 с челночными клапанами 7 и 8 встроены в лебедки. К входу гидромоторов через отсечной гидрораспределитель 9 подключен источник энергии (пневмогидроаккумулятор) 10, а к выходу гидромоторов через переключающий гидрораспределитель 11 подключен насосный агрегат 12, состоящий из насоса переменной подачи 13 и насоса постоянной подачи 14. Транспортируемый объект (ЛА) 15 соединен с буксировочным устройством 16, к которому прикреплены тросы 17 и 18 от гидравлических лебедок, заведенные в блоки 19 и 20. Пополнительная емкость 21 служит для запаса рабочей жидкости и слива в нее рабочей жидкости из силового гидравлического контура.

Устройство работает следующим образом. При запуске насосного агрегата 12 насос постоянной подачи 14 через невозвратный клапан 22 заполняет рабочей жидкостью источник энергии (пневмогидроаккумулятор) 10 до расчетного постоянного давления, величина которого определяется настройкой предохранительного клапана 23. Насос переменной подачи 13 при этом работает в холостом режиме без подачи рабочей жидкости в гидравлическую систему. При переключении отсечного гидрораспределителя 9 источник энергии (пневмогидроаккумулятор) 10 подключается к трубопроводам, присоединенным к входу гидромоторов 3 и 4. Давление жидкости через челночные клапаны 7 и 8 передается на тормозные гидроцилиндры, происходит растормаживание гидравлических лебедок. Рабочая жидкость от источника энергии (пневмогидроаккумулятора) 10 приводит во вращение гидромоторы лебедок под воздействием перепада давлений на входе и выходе. Лебедки одновременно вращаются и наматывают тросы 17 и 18, выбирая возможную слабину. Натянутые тросы с буксировочным устройством 16 и лебедками образуют единую кинематическую систему, в которой устанавливается одинаковое расчетное усилие натяжения. Устройство готово к перемещению объекта, но движение при этом не происходит. При срабатывании переключающего гидрораспределителя 11 в положение a (см. схему) подключается насос переменной подачи к выходу гидромотора одной из лебедок, а выход гидромотора другой лебедки при этом соединяется с пополнительной емкостью. При изменении подачи насоса переменной подачи достигается изменение перепада давления на гидромоторе лебедки. Уменьшение перепада влечет уменьшение крутящего момента M₂ на гидромоторе, что в свою очередь уменьшает усилие в тросе этой лебедки. Нарушается равновесие усилий натяжения тросов. На лебедке 1 создается больший крутящий момент M₁ за счет большего перепада давлений рабочей жидкости на гидромоторе. Лебедка 1 наматывает трос с постоянным тяговым усилием, преодолевая сопротивления транспортируемого объекта, соединенного с буксировочным устройством, и лебедки 2. Объект начнет плавно перемещаться по палубе. Под воздействием усилия на тросе гидромотор 4 лебедки 2 работает в режиме гидронасоса. Рабочая жидкость от насоса переменной подачи поступает в единый гидравлический контур гидравлических лебедок и через переключающий гидрораспределитель сливается в пополнительную емкость. В едином гидравлическом контуре, образуемом насосом переменной подачи, гидромоторами лебедок и пополнительной емкостью, устанавливается постоянный расход рабочей жидкости. Вследствие этого устанавливается постоянная скорость транспортировки объекта. Усилия, действующие в тросах и буксировочном устройстве, характеризуются условием:
F_тяг. = F_сопр. + F_торм. = const,
Воздействие внешних условий на транспортируемый объект, как-то качка корабля, порывы ветра и др., приводит к изменению величины F_сопр. При движении объекта с меньшим сопротивлением возникает тенденция к увеличению скорости наматывания троса лебедкой 1, одновременно через тросы лебедка 2 увеличивает обороты, что приводит к увеличению перепада давления на гидромоторе 4, что вызывает увеличение крутящего момента M₂. Устройство автоматически отреагирует на изменившиеся условия транспортировки объекта увеличением усилия в тросе F_торм. Движение объекта продолжится с постоянным тяговым усилием в тросе F_тяг. и постоянной установленной скоростью перемещения.

В случае увеличения сопротивления при движении объекта произойдет снижение скорости наматывания троса лебедкой 1, и, следовательно, лебедка 2 уменьшит обороты, что приведет к уменьшению перепада давления на гидромоторе 4, что вызывет уменьшение крутящего момента M₂, вследствие чего снизится усилие в тросе F_торм. Сохранится неизменным тяговое усилие в тросе F_тяг. и скорость движения объекта. После завершения транспортировки происходит отключение от силового контура переключающим гидрораспределителем 11 насосного агрегата 12, а отсечным гидрораспределителем 9 источника энергии (пневмогидроаккумуляторa) 10. Уменьшение давления в контуре вызывает срабатывание тормозных цилиндров, стопорящих лебедки.

Для выполнения перемещения объекта в обратном направлении, переключающий гидрораспределитель 11 переключается в положение б, последовательность действий повторяется, при этом усилия, действующие в тросах, меняются на противоположные.

Устройство позволяет производить плавную остановку при транспортировке объекта, что достигается изменением подачи насоса переменной подачи 13 на подключенный к нему гидромотор лебедки, создающей в тросе усилие F_торм. Остановка произойдет при условии F_тяг. = F_торм. При этом не происходит срабатывания тормозных цилиндров лебедок, а транспортируемый объект надежно удерживается на палубе корабля буксировочным устройством и тросами с расчетным усилием.

Таким образом, вышеизложенные сведения приводят к следующим выводам:
- средство, воплощающее заявленное изобретение (устройство) при его осуществлении, предназначено для использования в судостроении, а именно в корабельных устройствах транспортировки с использованием лебедок;
- для заявленного устройства подтверждена возможность осуществления с помощью вышеописанных известных средств и методов;
- преимущество изобретения состоит в том, что устройством достигается синхронная работа тянущей и тормозящей лебедок, исключающая провисание и рывки тросов, а также неравномерность перемещения транспортируемого на палубе корабля объекта (преимущественно ЛА) в условиях качки и ветра.

Кроме того, за счет использования единого силового контура лебедок с одним насосным агрегатом уменьшается величина энергопотребления электрооборудования на 40%.

Источники информации:
1. Международная заявка N 84/04506, B 64 F 1/12, публ. 22.11.84
2. Комплекс лебедок электрогидравлических специальных ЛЭГС11. ТУ 5.244-14144-75.

Изобретение используется в корабельных устройствах транспортировки. Оно содержит буксиривочное устройство с системой тросов, электрогидравлическую систему, включающую в себя две гидравлические лебедки с приводными гидромоторами, оборудованные тормозными гидроцилиндрами, отсечной и переключающий гидрораспределители, насосный агрегат, состоящий из насоса переменной подачи и насоса постоянной подачи, дополнительную емкость. Гидравлические приводы лебедок объединены в единый гидравлический контур с общим источником энергии на входе гидромоторов, а их выходы последовательно подключаются к насосу переменной подачи. Буксировочное устройство с системой тросов образует общий замкнутый силовой контур, автоматически синхронизирующий работу лебедок при изменении в нем усилий. В результате устройство надежно и безопасно перемещает объект по палубе в условиях качки и порывистого ветра. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для перемещения объекта на палубе корабля, преимущественно летательного аппарата, содержащее буксировочное устройство с системой тросов, электрогидравлическую систему, включающую в себя две гидравлические лебедки с приводными гидромоторами, оборудованные тормозными гидроцилиндрами, отсечной и переключающий гидрораспределители, насосный агрегат, состоящий из насоса переменной подачи и насоса постоянной подачи, пополнительную емкость, отличающееся тем, что гидравлические лебедки с помощью гибкого троса с буксировочным устройством включены в единый силовой контур, снабженный источником энергии, через который входы гидромоторов лебедок подключены к насосу постоянной подачи, а выходы гидромоторов лебедок подключены к насосу переменной подачи, при этом тормозные гидроцилиндры подключены к гидромоторам лебедок через встроенные в них челночные клапаны, а пополнительная емкость подключена через гидрораспределители к гидромоторам лебедок. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что насос постоянной подачи подключен через отсечной гидрораспределитель, а насос переменной подачи подключен через переключающий гидрораспределитель, при этом источник энергии выполнен в виде пневмогидроаккумулятора.