Область техники
Изобретение относится к конструкции вертолета, имеющей устройство безопасности для его защиты и, в частности, для спасения жизней пассажиров в случае его аварии.
Предшествующий уровень техники
Настоящее изобретение решает полувековую проблему поиска способа предупреждения свободного падения воздушного судна на землю при аварии.
Способность вертолета подниматься с земли вертикально и перемещаться в горизонтальном направлении на большое расстояние, а затем снова вертикально приземляться в месте назначения значительно изменило традиционное представление о необходимости взлетно-посадочной полосы для взлета и приземления воздушного судна. Эта концепция является идеальной для авиаперевозок. Для взлета и посадки вертолета требуется сравнительно небольшая площадка. Благодаря этому в случае любой срочной необходимости, например при транспортировке больных, спасении людей при наводнении, тушении пожара на участке леса, не доступного для наземных транспортных средств, при технических и военных операциях, можно быстро осуществить перевозку по воздуху.
Во время Второй мировой войны я жил в деревне на Тайване, который был оккупирован Японией, и ходил в начальную школу. Рядом с моим домом находился японский военный аэродром. Для того чтобы отвлекать американских пилотов, японцы разместили на летном поле множество макетов самолетов. Макеты, имевшие те же размеры, что и настоящие самолеты, были сделаны из бамбука и брезента. Японцы часто заставляли учеников начальной школы перетаскивать макеты и изменять их расположение. Для учеников этот опыт был новым и удивительным. Они поражались тому, сколько труда было вложено в строительство взлетно-посадочной полосы и каковы ее размеры. Вечером мой приятель сделал из бамбука воздушного змея, который мог взлетать вертикально вверх, затем лететь в горизонтальном направлении и, в конце концов, плавно опускаться вертикально вниз. После того, как я увидел громадную взлетно-посадочную полосу, строительство которой потребовало большого объема строительных работ, я был поражен возможностями этой игрушки. Это навело меня на мысль, что воздушное судно может взлетать вертикально, лететь в горизонтальном направлении и вертикально приземляться без полосы для взлета и посадки. Я схватил воздушного змея и вместе с приятелем побежал домой, чтобы рассказать родным, что самолеты надо делать точно так же, как и воздушного змея, чтобы они обладали такой же способностью. Вскоре после этого в результате налета американцев моя деревня и аэродром были уничтожены, и случай с воздушным змеем был забыт вот уже на пятьдесят семь лет.
Вертолет - это средство перемещения по воздуху, отвечающее всем требованиям к перевозкам. Это - результат большого объема исследований и постоянных усовершенствований и им пользуются для самых разнообразных воздушных операций во всем мире. Его конструкция аналогична конструкции автомобиля, а материал, из которого его изготавливают, так же как конструкция отвечают современным промышленным стандартам. Но машины, как и люди, стареют, и иногда происходят аварии, в которых вертолеты, весом несколько тонн, в том числе и с пассажирами, падают на землю, и часто приходят сообщения об аварии вертолета со смертельными случаями. Причина такого несчастного случая заключается в том, что человек не в состоянии построить непадающие вертолеты, которые могли бы безопасно летать в плохих погодных условиях. Предлагается способ безопасного взлета и посадки вертолета. Люди считают современный вертолет изделием, которое разработано лишь наполовину, поскольку не решена серьезная проблема безопасности при аварии вертолета, происходящей на большой высоте. Общепризнано, что любая машина когда-либо обязательно поломается. Надежность машины определяется количеством поломок, но это число никогда не бывает равным нулю. Когда тяжелый объект теряет в небе способность лететь, он падает прямо на землю, и печальный результат этого события действительно невообразим. Если бы эту проблему удалось решить, исполнилась бы надежда человека на ангела, стоящего на крыле летящей машины и оберегающего жизни пассажиров, и люди согласились бы на безопасный полет на вертолете и не считали бы его изготовленной из стали опасной машиной. Только при решении этой проблемы вертолет может соответствовать тем общим ожиданиям, что его можно считать совершенной машиной или абсолютно безопасным вертолетом третьего тысячелетия.
Краткое описание сущности изобретения
Известно, что если при полете вертолета происходит отказ либо двигателя либо системы электроснабжения, либо конструкции фюзеляжа, либо пилот теряет управление, то для сохранения жизни пассажиров и перевозимого груза самым простым является применение парашютов для того, чтобы обеспечить вертолету безопасное приземление. В таком случае парашюты поддерживали бы фюзеляж вертолета и уменьшали скорость его падения, а затем, когда до земли оставалось бы менее ста метров, для дальнейшего погашения скорости падения до безопасной можно было бы использовать реактивные двигатели торможения. Основной недостаток такого решения заключается в том, что у вертолета имеется большой винт. Винт покрывает большую часть вертолета, и поэтому использовать парашют непосредственно сверху вертолета нельзя, поскольку парашют сразу же будет перерезан винтом. Эта проблема частично решается тремя предлагаемыми способами в зависимости от размеров и назначения вертолета. С учетом веса, конструкции и стоимости можно выбрать любой из этих способов. Они полностью решают вышеуказанную проблему.
Далее для защиты вертолета при его приводнении предлагается воздушный мешок. Воздушный мешок надувается предусмотренными на вертолете пневматическими цилиндрами высокого давления для обеспечения его плавучести на воде в ожидании спасателей. Между выходной дверью фюзеляжа и ее рамой имеется трубчатая прокладка. Трубчатая прокладка может быть надута автоматическим или вручную для обеспечения герметичности стыков между дверью и рамой, чтобы вода не попала вовнутрь вертолета. По обе стороны вертолета крепят два удлиненных надувных воздушных мешка, которые в надутом состоянии будут поддерживать вертолет на плаву, подобно подводной лодке, до прибытия спасателей.
На выхлопной трубе двигателя и отверстии для кондиционирования воздуха предусмотрены заглушки, предотвращающие попадание воды в вертолет через эти отверстия. Единственное воздушное сообщение с наружной атмосферой обеспечивается стальной трубой для подачи воздуха, расположенной в верхней части фюзеляжа вертолета. Трубу для подачи воздуха можно поднимать и опускать подобно перископу подводной лодки. На конце трубы имеется режущая кромка, предназначенная для прорезания парашюта, если последний накрывает вертолет. Труба для подачи воздуха может выдвигаться выше волн и обеспечивать подачу свежего воздуха пассажирам внутри вертолета.
В нижней части фюзеляжа вертолета рядом с колесами шасси предусмотрены реактивные двигатели торможения. Эти двигатели могут запускаться для дальнейшего уменьшения скорости падения вертолета, когда он находится на малом расстоянии от земли, чтобы обеспечить безопасное приземление. Время горения реактивных двигателей подбирают так, чтобы до момента касания земли топливо израсходовалось во избежание возгорания парашюта. Для снижения опасности возгорания от реактивных двигателей или по иным причинам можно предусмотреть дополнительное средство пожаротушения.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показан вид вертолет спереди в разрезе.
Фиг.2 представляет собой вид в разрезе предлагаемого пустотелого вала винта вертолета по линии А-А на фиг.1, предназначенного для хранения парашюта и в котором находится труба для подачи воздуха.
Фиг.3 представляет собой вид сверху в разрезе по линии В-В на фиг.2.
Фиг.4 представляет собой вид вертолета сверху, на котором показаны места на левой и правой сторонах фюзеляжа для крепления парашютов 20.
На фиг.5 приведен вид сверху с частичным разрезом, проходящим от линии С-С до линии D-D на фиг.4, показывающий устройство для размещения четырех парашютов. Это три камеры для хранения парашютов и одна камера для хранения надувного воздушного мешка.
Фиг.6 представляет собой частичный разрез конструкции тормозной системы для прекращения вращения винта, чтобы выбросить парашюты. При включении тормоза четыре лопасти винта должны удерживаться в заданном положении.
Фиг.7 представляет собой разрез по линии Е-Е на фиг.6.
На фиг.8 показан вид сверху вертолета с парашютом, установленным на валу винта.
Фиг.9 представляет собой разрез фиг.8 по линии F-F.
Фиг.10 представляет собой вид сверху, показывающий раскрытие парашютов с левой и правой сторон вертолета устройствами 20А и 20В.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
Ниже приведено описание предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, которое ведется со ссылками на фигуры чертежей.
(1) Вертолет имеет пустотелый вал винта для предотвращения смятия винтом парашюта, предназначенного для поддержки вертолета при аварии. Винт 6 предлагается установить в верхней части большой стальной пустотелой трубы 2, входящей в зацепление с ведущими зубчатыми колесами 12 и 17, которые обеспечивают вращение винта, как показано на фиг.1, 2 и 3. Внутри стальной пустотелой трубы 2 имеется неподвижная облегченная опорная труба 8. Полость 1 трубы 8 образует камеру для размещения основного парашюта. Снизу труба 8 закрыта, за исключением отверстия для воздуха 1В, через которое сжатый воздух под высоким давлением может подаваться в трубу 8 для выбрасывания малого парашюта, который, в свою очередь, при раскрытии выдернет основной парашют для раскрытия. Отверстие для воздуха 1В можно не предусматривать, если для поддержки тяжелого вертолета требуется очень большой парашют. В этом случае парашют может быть размещен внутри вертолета, и он сможет раскрываться при раскрытии соединенного с ним малого парашюта так, чтобы при аварии большой парашют раскрылся и удерживал вертолет.
На разных фигурах чертежей отдельные части и детали имеют следующие позиции:
1 - полость в облегченной опорной трубе для размещения основного парашюта, из которой основной парашют может выпускаться и раскрываться для поддержания вертолета в воздухе;
2 - вращающийся вал несущего винта вертолета. На его верхнем конце имеется соединение 14 для установки несущего винта. Он приводится во вращение ведущим зубчатым колесом 13, а опорами ему служат подшипники 16 и 18;
3 - редуктор, заполненным смазочным маслом. В кольцевых канавках 15 предусмотрены резиновые уплотнительные кольца;
4 - фюзеляж вертолета, в котором размещены редуктор и вращающийся вал;
5 - двигатель;
6 - несущий винт;
7 - реактивные двигатели торможения, установленные на нижней части фюзеляжа вертолета и предназначенные для снижения скорости падения, когда вертолет находится рядом с землей;
8 - неподвижная пустотелая труба. Ее внутренняя полость служит для хранения основного парашюта и имеет канал для выпуска парашюта;
9 - вал трансмиссии. Он связан с двигателем через высокоскоростной редуктор;
10, 11, 12, 12R, 13 и 17 - разные зубчатые колеса трансмиссии. Зубчатое колесо 13 установлено на вращающемся валу, а зубчатое колесо 17 - это горизонтальное вращающееся зубчатое колесо;
18 - вал зубчатого колеса.
1А - камеры для размещения продолговатых надувных воздушных мешков, которые могут надуваться сжатым воздухом под высоким давлением из пневматическим цилиндров и предназначены для удерживания вертолета на плаву на воде до прибытия спасателей.
7А - устройство пожаротушения, предназначенное для прекращения работы реактивных двигателей торможения.
8А - место, в котором труба для подачи свежего воздуха втягивается в фюзеляж вертолета и выдвигается из него. Труба для подачи свежего воздуха выдвигается выше волн для того, чтобы исключить попадание воды в трубу для подачи свежего воздуха, когда через нее вовнутрь вертолета поступает свежий воздух.
1В - впускное отверстие для воздуха под высоким давлением, через которое подается воздух для выпуска парашюта из вертолета.
2В - круглое дно, закрепленное в трубе для размещения основного парашюта.
3В - монтажные кольца, предназначенные для прикрепления парашюта к вертолету.
(2) Тормоз несущего винта предназначен для остановки винта в заданном положении с таким расчетом, чтобы обеспечить пространство, необходимое для раскрытия парашютов. Тормоз показан на фиг.4, 5, 6 и 7. Разработана специальная тормозная система, позволяющая останавливать и стопорить лопасти несущего винта в одном и том же заданном неподвижном положении. Вспомогательные парашюты 21 и 20 с левой и правой сторон вертолета находятся в пространстве между лопастями несущего винта в застопоренном положении с таким расчетом, чтобы при аварии в воздухе эти вспомогательные парашюты могли надежно раскрыться.
Для того чтобы выполнить приведенное выше специальное требование, каждый раз при включении тормоза лопасти несущего винта необходимо стопорить в одном и том же заданном угловом положении. Предлагаемая уникальная тормозная система срабатывает после прекращения подачи мощности для вращения несущего винта, как показано на фиг.6. Используется принцип действия автоматической системы торможения автомобиля. После подачи команды на торможение две полукруглые тормозные колодки и две другие угловые тормозные колодки прижимаются одна за другой к главному валу трансмиссии для его остановки и фиксации в заданном положении.
Тормозная часть вала трансмиссии имеет ограненную верхнюю часть 23 и цилиндрическую нижнюю часть 28. Вначале для уменьшения скорости вращения вала трансмиссии к его цилиндрической части прижимаются полукруглые тормозные колодки. Полукруглые тормозные колодки подпружинены для обеспечения тормозного действия для уменьшения скорости вращения вала трансмиссии. Затем для полной остановки вращения вала трансмиссии и стопорения вала трансмиссии в заданном угловом положении через автоматическую систему торможения приводятся в действие угловые тормозные колодки.
Компоненты тормозной системы и позиции, показанные на фиг.4-7:
19 - внешняя поверхность фюзеляжа вертолета;
20 - левое и правое места в верхней части фюзеляжа вертолета для размещения вспомогательных парашютов;
21 - переднее и заднее места в верхней части фюзеляжа вертолета для размещения дополнительных вспомогательных парашютов;
21A - место присоединения вспомогательных парашютов к фюзеляжу вертолета;
22 - главный вертикальный вал трансмиссии несущего винта;
23 - ограненная тормозная часть вала трансмиссии;
24 - угловые тормозные колодки;
25 - металлическая угловая опора для крепления угловых тормозных колодок;
26 - ползун автоматической системы торможения;
27 - неподвижное монтажное основание для ползуна автоматической системы торможения;
28 - цилиндрическая тормозная часть вала трансмиссии;
29 - полукруглые тормозные колодки. Диаметр этих тормозных колодок равен диаметру цилиндрической тормозной части вала трансмиссии;
30 - полукруглые металлические держатели для установки полукруглых тормозных колодок;
31 - подпружиненный шток полукруглых металлических держателей;
32 - стальные ролики, вращающиеся между угловыми тормозными колодками и валом трансмиссии;
33 - закрепленные удлинители ползуна 26, которые перемещаются вместе с ползуном 26;
34 - высокопрочные пружины, предназначенные для обеспечения мягкого торможения при снижении скорости вращения вала трансмиссии;
35 - наружный контейнер для размещения основного парашюта;
36 - внутренний бокс, размещенный в наружном контейнере;
37 - монтажное кольцо для прикрепления основного парашюта к вертолету;
38 - полость внутреннего бокса для размещения парашюта;
39 - ролики между подвижным наружным контейнером и внутренним боксом для опоры наружного контейнера при его вращении;
40 - камеры со взрывчатым веществом. Взрывчатое вещество можно взорвать, чтобы отстрелить крышки наружного контейнера и внутреннего бокса.
(3) Основной парашют размещен в контейнере, установленном на верхней оконечности вала трансмиссии. Для маленьких вертолетов парашют можно разместить на верхнем конце вала трансмиссии несущего винта. Парашют необходимо поместить во внутренний бокс 36 с круглой верхней крышкой и круглым днищем, как у круглой упаковки для печенья. Между наружным контейнером и верхней крышкой и круглым днищем внутреннего бокса имеются ролики, обеспечивающие возможность вращения наружного контейнера относительно внутреннего бокса. Поворотное основание 45 внутреннего бокса имеет монтажное кольцо для закрепления парашюта, но оно вращается независимо от наружного контейнера. Наружный контейнер установлен на валу трансмиссии и вращается вместе с ним. Наружный контейнер защищает внутренний бокс. Крышка наружного контейнера нормально заперта шестью электромагнитными защелками 41. При аварии электромагнитные защелки разблокируются, и одновременно с этим воспламеняются четыре взрывных устройства 40 и резко отбрасывают крышку наружного контейнера, а поскольку крышка внутреннего бокса соединена с крышкой наружного контейнера, она также резко откроется. Таким способом выталкивается и раскрывается парашют, прикрепленный к монтажному кольцу 37 вала трансмиссии. Питание для включения электромагнитных защелок подается к ним по углеродному стержню 42, который контактирует с поворотным медным кольцом 43. В результате воспламенения взрывчатого вещества круглое выступающее кольцо силой взрыва подается вверх к выступающему кольцевому фланцу 36А крышки внутреннего бокса, в результате чего парашют, находящийся во внутреннем боксе, моментально выходит и раскрывается. Таким образом настоящее изобретение позволяет решить известную проблему спасения людей при аварии вертолета в воздухе.
Компоненты, показанные на чертеже, и их позиции:
41 - подпружиненные электромагнитные защелки;
42 - углеродный стержень, который контактирует с поворотным медным кольцом для подачи электрической мощности к электромагнитным защелкам;
43 - медное кольцо в контакте с углеродным стержнем для подачи электрического питания к электромагнитным защелкам;
44 - электрическая проводка для соединения и подачи электрического питания для электромагнитных защелок и воспламенения взрывчатого вещества;
45 - стальное днище внутреннего бокса. Оно соединено с валом трансмиссии, но вращается независимо от него;
35А - выступающее круглое кольцо в крышке наружного контейнера. При ударном перемещении вверх оно толкает вверх фланец 36А;
36А - выступающий наружный фланец внутреннего бокса. Он взаимодействует с круглым кольцом 35А для открытия крышки внутреннего бокса.
Важный момент, касающийся размещения парашюта, проиллюстрирован на фиг.10. На этой фигуре показан второй способ размещения вспомогательных парашютов в случае, когда фюзеляж вертолета имеет ширину, недостаточную для размещения в его верхней части левого и правого вспомогательных парашютов. Предлагаются два горизонтально выдвигающихся пневматических рычага. Эти пневматические рычаги отводят стропы вспомогательных парашютов наружу с таким расчетом, чтобы раскрывшиеся вспомогательные парашюты, расположенные по обе стороны вертолета, находились как можно дальше от фюзеляжа вертолета. Выдвигающиеся пневматические рычаги обозначены позицией 20А. Выдвижной вал пневматических рычагов имеет позицию 20В и предназначен для отвода строп вспомогательных парашютов наружу.
Преимущества настоящего изобретения заключаются в следующем:
(1) Оно сохраняет статус-кво в нынешней вертолетостроительной промышленности, так что не придется отказываться от нынешних производственных мощностей, материальных складов, технического персонала и пилотов; оно способствует также экономическому развитию.
(2) С изобретением безопасного вертолета люди не будут больше считать вертолет опасным куском летающего металла и не будут больше избегать полетов на нем. Человек всегда мечтал уметь летать с парой крыльев. Эта мечта становится еще более желанной в связи с поисками способов избежать пробок дорожного движения в перенаселенных больших городах.
(3) Я искренне считаю, что мудрости способствует образование и что мудрость помогает дальнейшему развитию мудрости. Поэтому я хочу, чтобы тридцать процентов прибыли, полученной от настоящего изобретения, пошли на оплату учебы студентов из бедных семей.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
САМОЛЕТ С РАЗДЕЛЯЕМЫМ КОРПУСОМ И НЕЗАВИСИМЫМИ ПАССАЖИРСКИМИ САЛОНАМИ | 2000 |
|
RU2260548C2 |
АВАРИЙНО-СПАСАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ВЕРТОЛЕТА | 1998 |
|
RU2162810C2 |
УДАРНЫЙ АВИАЦИОННЫЙ КОМПЛЕКС С БЕСПИЛОТНЫМ ЛЕТАТЕЛЬНЫМ АППАРАТОМ | 2022 |
|
RU2810821C1 |
ВЕРТОЛЕТ | 2018 |
|
RU2694681C1 |
ВЕРТОЛЕТ | 2018 |
|
RU2701076C1 |
ВЕРТОЛЕТ | 2018 |
|
RU2701083C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СПАСЕНИЯ ВЕРТОЛЕТА | 2000 |
|
RU2207302C2 |
ВЕРТОЛЕТ | 2018 |
|
RU2710839C1 |
БЕСПИЛОТНЫЙ СКОРОСТНОЙ ВЕРТОЛЕТ, ДЕСАНТИРУЕМЫЙ С САМОЛЕТА-НОСИТЕЛЯ | 2016 |
|
RU2627975C2 |
СИСТЕМА ВЫВОДА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА ИЗ ШТОПОРА | 1996 |
|
RU2123458C1 |
Изобретение относится к системам безопасного приземления падающего во время воздушной аварии вертолета. Система безопасного приземления содержит парашют, размещенный в пустотелом цилиндре, расположенном в полости вала трансмиссии, на котором установлен несущий винт, а также расположенные в нижней части фюзеляжа вертолета реактивные двигатели торможения и надувные устройства. Указанный пустотелый вал выполнен в виде стальной трубы и имеет зубчатые колеса привода, выполненные на нем как одно целое. Такое выполнение системы повышает ее надежность. 17 з.п. ф-лы, 10 ил.
RU 9403184 A1, 20.05.1997 | |||
US 3377037 A, 09.04.1968 | |||
US 4676457 A, 30.06.1987 | |||
US 3004737 A, 17.10.1961 | |||
US 4665653 A, 19.05.1987 | |||
БАКТЕРИЦИДНЫЙ ОБЛУЧАТЕЛЬ | 2013 |
|
RU2560665C2 |
ТУРБОРЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ | 1998 |
|
RU2133365C1 |
Авторы
Даты
2006-09-27—Публикация
2001-05-28—Подача