ШВАРТОВОЧНЫЙ КРЮК, В ЧАСТНОСТИ, ДЛЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА И ШВАРТОВОЧНАЯ СИСТЕМА, СОДЕРЖАЩАЯ ТАКОЙ КРЮК Российский патент 2014 года по МПК B64F1/12 

Настоящая группа изобретений касается швартовочного крюка, в частности, для летательного аппарата, выполненного с возможностью взаимодействия со швартовочной решеткой платформы, и швартовочной системы, содержащей такой крюк.

Такие крюки и такие швартовочные системы уже, в общем, известны в существующем уровне техники.

Так, например, документ FR-A-2701689 описывает крюк, предназначенный для оснащения летательного аппарата с несущим винтом, такого как вертолет, и который может притягиваться к посадочной платформе корабля таким образом, что головка крюка крепится на решетке и образует, таким образом, точку швартовки летательного аппарата, облегчая, в частности, его посадку на палубу.

Швартовочный крюк, описанный в этом документе, содержит средства цилиндрической формы, в которых перемещаются средства в форме поршня, снабженные штоком, выступающим за пределы средств цилиндрической формы и свободный конец которого содержит головку швартовочного крюка для крепления в решетке. Действительно, головка крюка снабжена пальцами для удержания в решетке, радиально перемещаемыми между убранным внутрь положением и активным положением с помощью средств управления.

Такие крюки были уже успешно внедрены на многих кораблях для обеспечения швартовки, например, летательных аппаратов типа вертолетов.

С некоторых пор осуществляются многочисленные попытки посадок летательных аппаратов типа беспилотных летательных аппаратов с несущим винтом на платформы, в частности, военного назначения.

Автор, впрочем, внедрил и успешно протестировал систему автоматических посадки на палубу и взлета беспилотного летательного аппарата с несущим винтом на и с такого корабля.

Внедрение этих беспилотных летательных аппаратов требует также использования швартовочных крюков и решеток.

Исследования показали, что использование известных швартовочных крюков для вертолетов непосредственно на беспилотных летательных аппаратах с несущим винтом не было успешным.

Действительно, эти исследования обнажили проблемы размеров, питания, технического обслуживания и т.д.

Целью изобретения, таким образом, является решение этих проблем.

Для этого объектом изобретения является швартовочный крюк, в частности, для летательного аппарата, выполненного с возможностью взаимодействия со швартовочной решеткой платформы, содержащий средства в форме силового цилиндра, содержащие средства цилиндрической формы, в которых перемещаются средства в форме поршня, снабженные штоком, выходящим за пределы из средств цилиндрической формы, и свободный конец которого содержит головку крюка для зацепления в решетке, снабженную пальцами для удержания в последней, перемещаемыми между убранным положением и активным положением с помощью средств управления, отличающийся тем, что средства (4) цилиндрической формы силового цилиндра содержат, по меньшей мере, две цилиндрические части (10, 11), телескопические одна относительно другой, и перемещаемые между убранным внутрь одна в другую положением и активным положением, в котором одна часть выступает из другой.

В соответствии с другими характеристиками изобретения, взятыми по отдельности или в совокупности:

- средства в форме силового цилиндра соединены с источником текучей среды под давлением через средства управления, а также тем, что этот источник текучей среды под давлением содержит расходный газовый патрон,

- газом является СО₂,

- средства управления содержат средства, образующие электроклапан, управляемые на открывание и закрывание для питания средств в форме силового цилиндра,

- средства управления перемещениями пальцев содержат управляющий поршень, перемещаемый скольжением в штоке силового цилиндра и соединенный с бистабильным приводом пальцев, перемещаемым между убранным внутрь и выпущенным наружу положениями пальцев путем последовательной подачи импульсов давления в средства в виде силового цилиндра,

- бистабильный привод является механическим поворотным стопором,

- бистабильный привод содержит колесо со скошенными зубьями, расположенное между управляющим поршнем и приводным штоком пальцев, размещенными в муфте, связанной со штоком силового цилиндра, при этом конец поршня расположен напротив колеса со скошенными зубьями и сам содержит зубья, так, что при подаче импульсов давления в средства в виде силового цилиндра и, следовательно, перемещениях управляющего поршня осуществляется поворот колеса со скошенными зубьями в муфте, а зубья колеса выполнены с возможностью взаимодействия с последовательными выемками разной высоты муфты для обеспечения стабильных положений, активного и убранного внутрь, приводного штока пальцев,

- он содержит пружину для воздействия на приводной шток пальцев в убранное положение,

- соответствующий конец средств в форме силового цилиндра связан с летательным аппаратом, а между этим концом силового цилиндра и головкой крюка расположена возвратная и прижимающая спиральная пружина,

- спиральная пружина расположена вокруг средств в форме силового цилиндра,

- он содержит спусковые средства для запрета перемещения пальцев в активное положение, пока головка крюка не находится в положении упора в швартовочной решетке.

Объектом изобретения является также швартовочная система, в частности, летательного аппарата типа беспилотного летательного аппарата с несущим винтом, который содержит описанный выше швартовочный крюк.

В дальнейшем изобретение поясняется нижеследующим описанием, приведенным лишь в качестве примера, со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

- фиг.1 и 2 изображают виды в разрезе швартовочного крюка по изобретению, соответственно в убранном внутрь положении и в активном положении швартовки в швартовочной решетке платформы,

- фиг.3 изображает вид в перспективе в разобранном состоянии головки крюка зацепления по изобретению,

- фиг.4 изображает блок-схему, иллюстрирующую питание текучей средой под давлением крюка по изобретению, и

- фиг.5 изображает работу такого крюка.

Действительно, на чертежах, в особенности, на фиг.1 и 2, изображен швартовочный крюк, в частности, для летательного аппарата на платформе военного корабля или иного.

Летательным аппаратом может являться, например, беспилотный летательный аппарат с несущим винтом.

Этот крюк обозначен общей позицией 1 на чертежах и выполнен с возможностью взаимодействия со швартовочной решеткой платформы, обозначенной общей позицией 2 на чертежах.

Действительно, крюк содержит средства в форме силового цилиндра, обозначенного общей позицией 3, содержащего средства цилиндрической формы, обозначенные общей позицией 4, в которых перемещаются средства в форме поршня, обозначенные общей позицией 5.

Эти средства в форме поршня снабжены штоком 6, выходящим за пределы средств цилиндрической формы и свободный конец которого содержит головку крюка для зацепления в решетке, а головка крюка обозначена общей позицией 7.

Действительно, и как это описано в упомянутом выше известном документе, головка крюка снабжена пальцами для удержания в решетке, перемещаемые радиально между убранным внутрь положением и активным положением с помощью средств управления, как это более подробно будет описано ниже.

На этих чертежах один из пальцев обозначен общей позицией 8, а средства управления им - общей позицией 9.

Конструкция этих средств управления будет детально описана со ссылкой на фиг.3.

Если вернуться к фиг.1 и 2, можно видеть, что пальцы и средства управления представлены на фиг.1 в убранном внутрь положении, а на фиг.2 - в активном положении, когда крюк раскрыт, средства управления перемещены в штоке, чтобы вызвать радиальное перемещение пальцев для удержания между убранным внутрь головки крюка положения по фиг.1 и активным положением удержания по фиг.2 путем их радиального выдвигания из головки для ее блокирования в решетке.

Для решения различных проблем встраивания в беспилотный летательный аппарат, в частности, такой как описан выше, швартовочного крюка по изобретению, средства цилиндрической формы силового цилиндра содержат, по меньшей мере, две цилиндрические части, телескопические одна относительно другой, и перемещаемых между убранным внутрь положением и активным положением швартовки, когда одна часть выдвинута относительно другой, как соответственно изображено на фиг.1 и 2.

На этих чертежах две телескопические одна относительно другой цилиндрические части обозначены соответственно позициями 10 и 11.

Верхняя цилиндрическая часть 10, таким образом, связана со средствами зацепления к беспилотному летательному аппарату, причем эти средства могут быть любой классической конструкции, тогда как другой конец этой верхней цилиндрической части 10 выполнен с возможностью приема нижней цилиндрической части 11, в которой расположен шток 6, на свободном конце которого размещена головка 7 крюка.

Средства в форме силового цилиндра, таким образом, соединены с источником текучей среды под давлением через средства управления для контроля их работы, то есть раскрытия швартовочного крюка и его зацепления или отцепления от швартовочной решетки.

Для этого возвратная и прижимающая спиральная пружина 12 расположена между концом верхней цилиндрической части, связанным с летательным аппаратом, и головкой крюка для обеспечения, как изображено на фиг.2, когда головка крюка пришвартована на решетке, точного прижатия беспилотного летательного аппарата на платформе.

Головка 7 крюка может быть аналогичной головке, уже описанной в упомянутом выше документе, и содержать, например, три удерживающих пальца, расположенных под 120° одни относительно других, и обозначенных общими позициями 8, 13 и 14 на фиг.3. Эти пальцы являются, таким образом, перемещающимися из убранного внутрь положения и активного положения, в виде выступа относительно остальной части головки для швартовки крюка в решетке под контролем средств управления, обозначенных общей позицией 9 на фиг.1, 2 и 3.

Также классическим образом головка 7 крюка может содержать взводимый спусковой механизм этих средств 9 управления для запрета перемещения пальцев в активное положение, когда головка крюка не находится в положении упора в швартовочной решетке, то есть в правильном положении швартовки в решетке.

Такой спусковой механизм также ранее описан и обозначен общей позицией 15 на фиг.3.

Спусковой механизм 15, таким образом, расположен поперечно в головке 7 крюка, радиально выступает из головки и связан с пружиной 16 и опорным органом 17 для вдвигания в головку крюка, когда последняя находится в правильном положении в швартовочной решетке, как это изображено на фиг.2, и позволяет осуществить перемещение средств 9 управления и пальцев удержания.

Собственно средства 9 управления содержат поршень, обозначенный общей позицией 18, перемещаемый скольжением в штоке силового цилиндра и связанный с бистабильным приводом пальцев, перемещаемым между убранным внутрь и активным выдвинутым положениями пальцев путем последовательной подачи импульсов давления в средства в форме силового цилиндра. Этот бистабильный привод пальцев обозначен общей позицией 19 и содержит несколько деталей, образующих то, что называют обычно поворотным стопором.

Этот бистабильный привод содержит действительно колесо со скошенными зубьями, обозначенное общей позицией 20 на фиг.3, расположенным между управляющим поршнем 18 и приводным штоком пальцев, обозначенным общей позицией 21 на фиг.3.

Поршень 18 и колесо 20 со скошенными зубьями расположены в муфте, обозначенной общей позицией 22, связанной со штоком 6 силового цилиндра, например, посредством штифта, обозначенного общей позицией 23.

Предусмотрена также пружина воздействия приводного штока 21 пальцев в убранное внутрь положение, обозначенная общей позицией 24 на фиг.3.

Конец поршня 18 напротив колеса со скошенными зубьями также выполнен с зубьями, обозначенными общей позицией 25 на этом чертеже, так что при приложении импульсов давления к средствам в форме силового цилиндра и, таким образом, соответствующих перемещений поршня 18, осуществляется поворот колеса 20 со скошенными зубьями в муфте 22. Скошенные зубья колеса 20, таким образом, выполнены с возможностью взаимодействия с последовательными выемками разной высоты муфты 22 для обеспечения стабильных положений, активного и убранного внутрь, приводного штока 21 пальцев и, таким образом, самих пальцев.

Две последовательных выемки разной высоты муфты обозначены, например, общими позициями 26 и 27 на этом чертеже.

В убранном внутрь положении средств 9 управления зубья колеса 20 входят, например, в выемки, такие как выемка 26. В процессе подачи давления в средства в форме силового цилиндра поршень 18 вызывает перемещение зубчатого колеса 20 и приводного штока 21 вопреки эластичному воздействию пружины 24, если спусковой механизм взведен, то есть отодвинут, и головка находится в правильном положении в решетке.

В процессе этого выпуска зубья 25 поршня 18 также стремятся повернуть зубчатое колесо. Однако этому движению поворота колеса мешает взаимодействие зубьев колеса с краями муфты 22 каждой стороны выемки 26 до момента, где скошенные зубья колеса 20 могут преодолеть соответствующий конец муфты 22, чтобы войти во взаимодействие с выемкой 27 удержания зубьев и, таким образом, перевода приводного штока 21 в активное положение выхода пальцев из головки зацепления.

Блокирование положения обеспечивается воздействием пружины 24, которая толкает приводной шток 21 и зубчатое колесо 20 оставаться в положении против выемки 27.

Давление текучей среды, таким образом, может быть ослаблено в средствах в форме силового цилиндра при сохранении швартовки летательного аппарата в решетке.

Новая подача импульса давления текучей среды в средства в форме силового цилиндра вызывает новое угловое перемещение колеса со скошенными зубьями против следующей выемки в положение убранного внутрь штока приводных средств под действием пружины 24 для разблокирования головки.

Разумеется, можно предусмотреть другие варианты выполнения этого бистабильного привода, управляемого последовательно прикладываемыми импульсами давления к средствам в форме силового цилиндра.

Представляется, что использование такого бистабильного механического стопора позволяет использовать только импульсы давления в средства в форме силового цилиндра и не требует поддержания постоянного давления в последнем, как это было в известных из уровня техники средствах в форме силового цилиндра.

Действительно, один импульс давления позволяет выдвинуть пальцы и один другой импульс позволяет их втянуть.

Кроме того, изобретение позволяет также изменить средства питания текучей средой под давлением средств в форме силового цилиндра.

Блок-схема этих средств питания приведена на фиг.4.

Действительно, средства питания могут содержать источник текучей среды под давлением, который выполнен в форме расходного газового патрона, такого, например, как расходный патрон с СО₂, обозначенный общей позицией 30 на этом чертеже.

Этот газовый патрон 30 связан входом со средствами, образующими нормально закрытый электроклапан 3/2, обозначенный общей позицией 31, который сам связан с регулируемыми средствами сужения, позволяющими ограничивать расход газа при захвате крюком и продувке, обозначенными общей позицией 32.

Предусмотрен также предохранительный клапан, отрегулированный на давление, слегка превышающее желаемое давление захвата крюком, этот клапан обозначен общей позицией 33, а собственно крюк обозначен общей позицией 1.

Управление открыванием и закрыванием средств, образующих электроклапан, позволяет, таким образом, подавать питание на средства в форме силового цилиндра в форме импульсов давления.

Такое импульсное функционирование изображено на фиг.5, которая показывает, что захват крюком и освобождение крюка осуществляется путем последовательной подачи импульсов давления в средства в форме силового цилиндра, что позволяет, с одной стороны, раскрыть телескопический крюк, который остается в выдвинутом положении, так как швартовочная головка застопорена в решетке, что позволяет также получить усилие прижатия летательного аппарата к платформе.

Понятно также, что подача импульсов давления путем управления открыванием средств, образующих электроклапан 31, описанных выше, позволяет цилиндрическим частям средств в форме силового цилиндра развертываться для того, чтобы позволить головке зацепления крюка проникнуть в решетку.

Головка крюка размещается, таким образом, в ячейке решетки, что позволяет отодвинуть спусковой механизм 15 взведения и, таким образом, позволяет поршню 18, под действием давления текучей среды в средствах в форме силового цилиндра, толкать приводной шток 21 пальцев 8 в положение выхода этих пальцев для стопорения головки в решетке.

Бистабильный поворотный механический стопор позволяет блокировать шток и пальцы в этом активном положении швартовки головки в решетке и, таким образом, давление текучей среды в средствах в форме силового цилиндра может быть сброшено, при этом спиральная возвратная и прижимающая пружина 12 позволяет удерживать беспилотный летательный аппарат в прижатом к решетке положении.

При подаче нового импульса давления к средствам в форме силового цилиндра поршень 18 заставляет поворачиваться колесо 20 со скошенными зубьями для разблокирования поворотного механического стопора, что позволяет пружине 24 в процессе сброса давления текучей среды в средствах в форме силового цилиндра отодвинуть приводной шток 21 пальцев в убранное внутрь положение, а пальцам вернуться в убранное внутрь положение в швартовочной головке, что позволяет выпустить эту швартовочную головку из решетки и позволяет спиральной пружине 12 вернуть средства в форме силового цилиндра в убранное внутрь положение (фиг.1).

Понятно, что такая конструкция имеет определенные преимущества по сравнению со швартовочными крюками из известного уровня техники.

Использование телескопического силового цилиндра позволяет вдвое увеличивать ход раскрытия крюка при одной и той же сложенной длине и, таким образом, значительно уменьшить длину крюка в сложенном положении, что позволяет приспособиться к требованиям к габаритам, связанным с установкой на борту беспилотного летательного аппарата.

Использование прижимающей и возвратной пружины, размещенной снаружи средств в форме силового цилиндра, также позволяет получить необходимую силу прижатия к решетке.

Использование бистабильного привода с поворотным механическим стопором позволяет удерживать крюк в его положении между двумя импульсными командами для смены существующего состояния, а именно сложенного или заблокированного в решетке.

Переход из одного состояния в другое осуществляется подачей импульса текучей среды под давлением в средства в форме силового цилиндра. Это позволяет, таким образом, использовать расходный патрон, например газовый, связанный со средствами управления электроклапаном для обеспечения питания.

Разумеется, возможны различные варианты реализации описанных выше деталей, а также другие применения, например для швартовки летательных аппаратов к нефтяным платформам или другим.

Швартовочный крюк, в частности, для летательного аппарата, выполненный с возможностью взаимодействия со швартовочной решеткой (2) платформы, содержит средства (3) в форме силового цилиндра, содержащие средства (4) цилиндрической формы, в котором перемещаются средства (5) в форме поршня, снабженные штоком, выступающим за пределы средств в форме цилиндра и свободный конец которого содержит головку (7) крюка для зацепления в решетке (2), снабженную пальцами (8, 13, 14) для удержания в последней, перемещаемые управляющими средствами (9) между убранным внутрь положением и активным положением посредством средств (9) управления, отличающийся тем, что средства (4) цилиндрической формы силового цилиндра содержат, по меньшей мере, две цилиндрические части (10, 11), телескопические одна относительно другой, и перемещаемые между убранным внутрь одна в другую положением и активным положением, в котором одна часть выступает из другой. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Швартовочный крюк, в частности, для летательного аппарата, выполненный с возможностью взаимодействия со швартовочной решеткой (2) платформы, содержащий средства в форме силового цилиндра (3), содержащего средства (4) цилиндрической формы, в которых перемещаются средства в форме поршня (5), снабженные штоком (6), выходящим за пределы средств цилиндрической формы и свободный конец которого содержит головку (7) крюка для зацепления в решетке (2), снабженную пальцами (8, 13, 14) для удержания в решетке, перемещаемыми между убранным внутрь положением и активным положением с помощью средств (9) управления, отличающийся тем, что средства (4) цилиндрической формы силового цилиндра содержат, по меньшей мере, две цилиндрические части (10, 11), телескопические одна относительно другой, и перемещаемые между убранным внутрь одна в другую положением и активным положением, в котором одна часть выступает из другой.

2. Швартовочный крюк по п.1, отличающийся тем, средства в форме силового цилиндра соединены с источником (30) текучей среды под давлением через средства (31) управления, а также тем, что этот источник текучей среды под давлением содержит расходный газовый патрон (30).

3. Швартовочный крюк по п.2, отличающийся тем, что газом является CO₂.

4. Швартовочный крюк по п.2, отличающийся тем, что средства управления содержат средства, образующие электроклапан (31), управляемые на открывание и закрывание для питания средств в форме силового цилиндра.

5. Швартовочный крюк по п.1, отличающийся тем, что средства (9) управления перемещениями пальцев содержат управляющий поршень (18), перемещаемый скольжением в штоке силового цилиндра и связанный с бистабильным приводом (19) пальцев, перемещаемым между убранным внутрь и активным выпущенным положениями пальцев путем последовательной подачи импульсов давления в средства в форме силового цилиндра.

6. Швартовочный крюк по п.5, отличающийся тем, что бистабильный привод является поворотным механическим стопором (19).

7. Швартовочный крюк по п.6, отличающийся тем, что бистабильный привод (19) содержит колесо (20) со скошенными зубьями, расположенное между управляющим поршнем (18) и приводным штоком (21) пальцев, расположенных в муфте (22), связанной со штоком силового цилиндра, при этом край поршня (18) напротив колеса со скошенными зубьями (20) сам содержит зубья (25) так, что при подаче импульсов давления в средства в форме силового цилиндра и, следовательно, перемещениях управляющего поршня осуществляется поворот колеса со скошенными зубьями (20) в муфте (22), причем зубья колеса (20) также выполнены с возможностью взаимодействия с последовательными выемками разной высоты (26, 27) муфты (22) для обеспечения стабильных положений, активного и убранного внутрь, приводного штока (21) пальцев.

8. Швартовочный крюк по п.7, отличающийся тем, что он содержит пружину (24) для воздействия на приводной шток (21) пальцев в убранном внутрь положении.

9. Швартовочный крюк по п.1, отличающийся тем, что соответствующий конец средств в форме силового цилиндра связан с летательным аппаратом, а также тем, что между этим концом силового цилиндра и головкой (7) крюка расположена возвратная и прижимающая спиральная пружина (12).

10. Швартовочный крюк по п.9, отличающийся тем, что спиральная пружина (12) расположена вокруг средств в форме силового цилиндра.

11. Швартовочный крюк по п.1, отличающийся тем, что он содержит спусковые средства (15) для запрета перемещения пальцев (8, 13, 14) в их активное положение, когда головка крюка не находится в положении упора в швартовочной решетке (2).

12. Швартовочная система, в частности, летательного аппарата типа беспилотного летательного аппарата с несущим винтом, отличающаяся тем, что она содержит швартовочный крюк по одному из предыдущих пунктов.