ЗАМОК ДЛЯ ФОНАРЯ САМОЛЕТА Российский патент 2025 года по МПК E05B83/00 B64C1/14 

Изобретение относится к авиации и может быть использовано как устройство для фиксации фонаря кабины самолета или для удержания крышки аварийного покидания.

Замок для фонаря самолета должен обеспечивать надежное стопорение фонаря в закрытом положении, а также легкое и быстрое открытие при задействовании системы аварийного покидания.

Из уровня техники известен замок створки фонаря летательного аппарата, содержащий корпус, оснащенный поворотным кулачковым механизмом с подпружиненным фиксатором, и зацепной элемент, снабженный серьгой, при этом в поворотном кулачковом механизме выполнен профилированный паз, а на внешнем ободе кулачкового механизма смонтирован выступ, сопряженный с фиксатором (патент RU 211591 U1; МПК В64С 1/14; опубл. 20.07.1998 г.).

Раскрытый механизм предполагает точное позиционирование элементов замкового устройства, снабженного кулачком и серьги зацепного элемента, что увеличивает трудоемкость при монтаже, а также не предусматривает возможную деформацию конструкции при изменении положения элементов в полете.

Известен удерживающий замок для герметичных зон самолета, снабженный скользящими секциями замка, удерживаемыми осевыми стопорными и срезными штифтами (патент DE 4103014 С1; МПК: В 64 С1/18; опубл. 01.02.1992 г.).

Осевые стопорные штыри приведенной конструкции работают на срез и не предусматривают большие нагружения лобовым потоком воздуха в полете.

Прототипом изобретения выбран Замок фонаря самолета содержащий зацепной элемент, устанавливаемый на фонаре, и замковое устройство, устанавливаемое на силовых элементах кабины, снабженное корпусом и зацепляющим элементом с зацепом, расположенным с возможностью зацепления зацепом зацепного элемента при закрытии, шарнирно закрепленный на корпусе управляющий двуплечий рычаг, одно плечо которого является рукояткой, а другое шарнирно соединено с первым звеном, которое другим своим концом шарнирно соединено с концом зацепляющего (захватывающего) элемента с крюком и с кинематическим (вторым) звеном, другой конец которого шарнирно соединен с корпусом, элемент, определяющий движение промежуточной точки, отличающийся тем, что имеются упоры и пружина сжатия, один конец которой закреплен относительно управляющего рычага, а другой закреплен на корпусе (патент RU 22461 U1; МПК: В64С 1/14 Е05 В 65/12; опубл. 10.04.2002 г.).

Недостатком прототипа является многоцветность конструкции, снижающая надежность, а также зависимость надежности стопорения замка в закрытом положении от усилия пружины сжатия, которая может ослабнуть в процессе эксплуатации, кроме того, невозможность автоматического открытия замка при задействовании системы аварийного покидания (САП).

Изобретение было создано при решении технической задачи упрощении конструкции замка для фонаря кабины самолета и обеспечение стопорение в закрытом положении от воздействия больших внешних усилий за счет кинематики его элементов (эффект кинематического запирания) и допускающего его автоматическое открытие малым усилием.

Поставленная задача решается конструкцией замка для фонаря самолета, содержащего зацепной элемент, устанавливаемый на фонаре, и замковое устройство, устанавливаемое на силовых элементах кабины, снабженное корпусом и зацепляющим элементом с зацепом, расположенным с возможностью зацепления зацепом зацепляющего элемента при закрытии, замковое устройство снабжено приводным валом, установленным в корпусе с возможностью вращения, водилом, жестко установленным на приводном валу, динамическими и кинематическими элементами, шарнирно соединенными первыми концами, тягой, первым концом шарнирно соединенной с водилом, а вторым - с осью шарнира соединения первых концов динамического и кинематического элементов, а также пружинами кручения, при этом второй конец кинематического элемента и первый конец зацепляющего элемента шарнирно соединены с корпусом, второй конец динамического элемента шарнирно соединен со вторым концом зацепляющего элемента, корпус выполнен с опорной поверхностью под зацепной элемент и с упорами для фиксации водила в положении «открыто» и кинематического элемента в положении «закрыто», пружины кручения создают моменты силы, направленные в сторону прижатия к соответствующим упорам водила в положении «закрыто» и кинематического элемента в положении «открыто».

Техническим результатом, достигаемым при реализации изобретения, является расширение арсенала технических средств за счет создания конструкции замка для фонаря самолета, простого по конструкции, допускающего возможность автоматического открытия и обеспечивающее надежное стопорение за счет кинематики составляющих элементов.

Для описания сущности изобретения используются следующие графические материалы:

Фиг. 1. Замок для фонаря самолета, изометрическое изображение;

Фиг. 2. Замковое устройство для фонаря самолета в ортогональной проекции;

Фиг. 3. Разрез А-А Фиг. 2 при расположении элементов замкового устройства в положении «закрыто»;

Фиг. 4. Разрез А-А Фиг. 2 при расположении элементов замкового устройства в положении «открыто»;

Фиг. 5. Кинематическая схема элементов замка в положении «закрыто», по сечению Б-Б Фиг. 2;

Фиг. 6. Кинематическая схема элементов замка в положении «открыто», по сечению Б-Б Фиг. 2.

Для целей настоящего описания вводятся следующие термины:

- зацепной элемент - деталь, оборудованная пальцем - например, выполненная в виде скобы, устанавливается на фонаре самолета;

- зацепляющий элемент - деталь, выполненная с возможностью захватывания пальца зацепного элемента при закрытии и удержания его в положении «закрыто» посредством зацепа - например, выполненного в виде крюка, является частью замкового устройства.

Замок для фонаря самолета содержит зацепной элемент 1, устанавливаемый на фонаре, и замковое устройство 2.

Зацепной элемент 1 может быть выполнен в виде скобы, устанавливается на фонаре самолета.

Замковое устройство устанавливается на силовых элементах кабины.

При монтаже для обеспечения соосности между зацепляющим элементом и замковым устройством, палец зацепного элемента 1 выполнен в виде оси с эксцентриком, а под замковым устройством используются регулировочные прокладки.

Замковое устройство снабжено корпусом 3, зацепляющим элементом 4, приводным валом 6, водилом 7, динамическим 8 и кинематическим 9 элементами, тягой 12 и пружинами кручения 16, 17.

Положения элементов замкового устройства, соответствующее положению «закрыто», представлено на Фиг. 3, а положению «открыто» - на Фиг. 4.

Корпус 3 оборудован элементами для крепления к силовым элементам кабины, например овальными отверстиями, под резьбовое крепление и выполнен с опорной поверхностью 22 под зацепной элемент 1, на которую тот опирается в закрытом положении замка.

Зацепляющий элемент 4 выполнен с зацепом 5, например, в виде крюка или Г образным. При конструкторской разработки геометрические размеры элементов конструкции и места установки зацепного элемента и замкового устройства выполняются с целью обеспечения возможности зацепления и удержания зацепом 5 зацепного элемента 1 в положении «закрыто».

Приводной вал 6 установлен в корпусе с возможностью вращения. Привод вращения приводного вала при его переводе в положение «закрыто» или открытия может быть реализован электрическим редуктором, приводимым в действия от команды системы управления общесамолетным оборудованием, при этом приводной вал оборудован элементами для соединения с редуктором, например шлицами на одном или обоих торцах.

Водило 7, должно быть жестко установлено на приводном валу 6, например по посадке с натягом Н7/р6 или с использованием шпоночного соединения.

Тяга 12, первым концом 13 шарнирно соединенная с водилом.

Первые концы динамического 8 и кинематического 9 элементов, а также второй конец 14 тяги шарнирно соединены друг с другом петлевым шарниром с осью 15.

Второй конец 18 кинематического элемента и первый конец 19 зацепляющего элемента установлены в корпусе шарнирно, например, при помощи втулок. Второй конец 20 динамического элемента шарнирно соединен со вторым концом 21 зацепляющего элемента.

Для шарнирных соединений могут быть использованы плоские петлевые шарниры, выполненные в виде вильчатого соединения петля-вилка, соединенные осью.

Оси в корпусе могут вращаться во втулках (подшипники скольжения), фиксация осей в тягах возможна с применением стопорных винтов.

Корпус выполнен с упором 23, для фиксации водила в положении «закрыто» и с упором 24 для фиксации кинематического элемента в положении «открыто», упоры могут быть выполнены в виде пальцев размещенных в корпусе в соответствии с конструкторской проработкой или в виде наплывов.

Направление сил, конструктивно, распределено по тягам 31, 36 и 37. Поэтому они должны быть изготовлены из прочного материала, например, из стали ЗОХГСА. Остальные быть изготовлены из материала, например, из стали Д16.

Одна из пружин кручения 16 создает момент силы, направленный в сторону прижатия к упору 23, водила в положении «закрыто» - М_{вод.закр.}, а другая 17, создает момент силы, направленный в сторону прижатия к упору 24, кинематического элемента в положении «открыто» - М_{кин.откр.} Замок для фонаря самолета работает следующим образом. При закрытом замке зацепной элемент 1 расположен на опорной поверхности 22 корпуса и стопорится от перемещения зацепом 5 зацепного элемента 4.

Замковое устройство находится в положении «закрыто» (Фиг. 3), при этом водило 7 переведено в положение «закрыто» и удерживается в нем моментом силы пружины кручения 16, прижимающей его к упору водила 23, в результате чего положение оси шарнирного соединения водила с первым концом тяги 13 зафиксировано.

Рассмотрим кинематическую схему ортогонального сечения Б-Б замкового устройства в положении «закрыто» (Фиг. 5).

В треугольнике 25, образованном точками проекций оси соединения первого конца тяги с водилом 26, оси соединения второго конца кинематического элемента с корпусом 27 и оси соединения первых концов кинематического, динамического элементов и второго конца тяги 28. Точка 27 находится на неподвижной опоре, а точка 26 зафиксирована, следовательно, расстояние между ними 29 является постоянным. Расстояния 30, 31 между точками 26-28 и 27-28 являются неизменными, за счет жесткости материалов тяги и кинематического элемента. Положение точки проекции оси 28 соединения первых концов кинематического, динамического элементов и второго конца тяги, характеризующее положение самой оси, является застопоренным, без возможности перемещения, поскольку невозможно переместить точку, не изменив расстояния 29. Построив другой треугольник (без учета зеркального отображения), имеющей вершины в точках 26, 27, со сторонами, имеющими размеры ортогонального сечения 30, 31, характеризующие длины кинематического элемента и тяги (аксиома о возможности прохождения только одной прямой через две точки, теорема о равенстве треугольников при равенстве длины всех сторон), поэтому взаимное положение тяги, и кинематического элемента и осей шарниров в закрытом положении не может быть изменено при приложении внешней нагрузки, без учета возможной механической деформации. Т.е. точка 28 начнет движение только тогда, когда точка 26 будет перемещаться против часовой стрелки от упора (при этом будет меняться расстояние 29.

В треугольнике 32, образованном точками проекций оси соединения первых концов кинематического, динамического элементов и второго конца тяги 28, оси соединения первого конца зацепляющего элемента с корпусом 33 и соединения второго конца динамического элемента со вторым концом зацепляющего элемента 34. Точка 33 находится на неподвижной опоре, а точка 28 является застопоренной, следовательно, расстояние между ними 35 является постоянным, а расстояния 36, 37 между точками 33-34 и 28-34 являются неизменными, за счет жесткости материалов зацепляющего элемента и динамического элемента. Положение точки проекции оси 34 соединения второго конца динамического элемента и второго конца зацепляющего элемента, характеризующее положение самой оси, является застопоренным, без возможности перемещения, поскольку невозможно переместить точку 34 без изменения положения точки 28 и расстояния 35. Построив другой треугольник (без учета зеркального отображения), имеющий вершины в точках 33, 28 со сторонами, имеющими размеры ортогонального сечения 35, 36, 37 (аксиома о возможности прохождения только одной прямой через две точки, теорема о равенстве треугольников при равенстве длины всех сторон), поэтому взаимное положение зацепляющего элемента, динамического элемента и осей шарниров в закрытом положении не может быть изменено при приложении внешней нагрузки, без учета возможной механической деформации.

Сила, действующая от фонаря на ответный элемент 1, передается на зацепляющий элемент 4, создает в звеньях 37 и 31 силы. Линия действия этих сил направлена вдоль звеньев в направлении узла 27.

Конструктивно между элементами 8 и 9 заложен угол менее 180°, что обеспечивает гарантированное направление перемещение узла 28 в направление узла 26. Параллельно пружина 17 создает аналогичное перемещение за счет момента силы пружины кручения. Перемещение узла 28 в направление узла 26 создает силу в звене 30, которая дополнительно фиксирует точку 26.

Конструктивно между элементами 6 и 12 также заложен угол менее 180°, что обеспечивает гарантированное прижатие элемента 7 к упору 23.

Таким образом, имеем: чем больше величина силы на зацепном элементе 1, тем сильнее происходит самостопорение механизма, что предотвращает самооткрытие замка.

Точка 34 начнет движение только тогда, когда будет перемещаться точка 28 (при этом будет меняться расстояние 35), а точка 28, как показано выше, будет перемещаться при изменении положения точки 26 (при этом будет меняться расстояние 29). Т.е. необходимо вращение водила 7.

Для открытия замка необходимо создать момент на приводном валу в направлении открытия. При этом, преодолевая момент от пружины 16, водило 7 отойдет от упора 23 и будет перемещать точку 26 и рычаг 30 против часовой стрелки. В определенный момент водило 7 и рычаг 30 встанут в одну линию. При этом конструктивно между рычагами 31 и 37 угол также останется менее 180° (перемещение точки 28 очень малы). Это гарантирует отсутствие заклинивания.

Из треугольника сил имеем, что при значительных усилиях, действующих на крюке, замок открывается от небольшого усилия.

При открытии замка элементы замкового устройства 2 переводятся в положение «открыто» (Фиг. 4). С помощью привода поворачивают приводной вал 6 и, преодолевая сопротивление пружины 16, перемещают водило 7. На первом конце 13 тяги возникает усилие, направленное на ее перемещение в положение «открыто», которое передается на ее второй конец 14 и на первые концы 10, 11 динамического и кинематического элементов. Усилие перемещения транслируется с первого конца динамического элемента 10 на его второй конец 20. Под действием тянущего усилия на втором конце динамического элемента 8 на второй конец 21 зацеплявшего элемента 4, зацепляющий элемент поворачивается в положение «открыто», относительно оси шарнирного соединения его первого конца 19 с корпусом 3, открывая замок и не препятствуя перемещению зацепного элемента 1. Кинематический элемент 9 поворачивается в положение «открыто», относительно оси шарнирного соединения его второго конца 18 с корпусом 3, входит в контакт с упором 24, и фиксируется в положении «открыто» усилием пружины 17.

При открытом замке зацепной элемент 1 не находится в контакте с элементами замкового устройства 2.

Замковое устройство находится в положении «открыто» (Фиг. 4), при этом кинематический элемент 9 переведено в положение «открыто» и удерживается в нем моментом силы пружины кручения 17, прижимающей его к упору 24, в результате чего положение оси 15 шарнирного соединения первых концов динамического и кинематического элементов, а также второго конца тяги 14 зафиксировано.

Рассмотрим кинематическую схему ортогонального сечения Б-Б замкового устройства в положении «открыто» (Фиг. 6).

В треугольнике 38, образованном точками проекций оси соединения первых концов кинематического, динамического элементов и второго конца тяги 28, оси соединения первого конца зацепляющего элемента с корпусом 33 и соединения второго конца динамического элемента со вторым концом зацепляющего элемента 34. Точка 33 находится на неподвижной опоре, точка 28 является зафиксированной пружиной 17, следовательно, расстояние между ними 39 является постоянным, а расстояния 36, 37 между точками 33, 34 и 28-34 являются неизменными за счет жесткости материалов зацепляющего элемента и динамического элемента. Положение точки проекции оси 34 соединения второго конца динамического элементов и второго конца зацепляющего элемента, характеризующее положение самой оси, является застопоренным, без возможности перемещения, поскольку невозможно переместить точку 34, построив другой треугольник (без учета зеркального отображения), имеющей вершины в точках 33, 28 со сторонами, имеющими размеры ортогонального сечения 36, 37, 39 (аксиома о возможности прохождения только одной прямой через две точки, теорема о равенстве треугольников при равенстве длины всех сторон), поэтому взаимное положение зацепляющего элемента, динамического элемента и осей шарниров в открытом положении не может быть изменено.

Исходя из вышеприведенного, в положении «открыто», оси шарнирного соединения второго конца динамического элемента и второго конца динамического элемента является застопоренным и препятствует самопроизвольному выходу элементов замкового устройства из положения «открыто».

При закрытии замка элементы замкового устройства 2 переводятся в положение «закрыто» (Фиг. 4).

Для закрытия замка необходимо зацепной элемент 1 разместить в положение на опорной поверхности 22 корпуса, после чего элементы замкового устройства 2 переводятся в положение «закрыто» (Фиг. 3). С помощью привода поворачивают приводной вал 6 и, преодолевая усилия пружин 16 и 17, перемещают водило 7.

При открытии замка элементы замкового устройства 2 переводятся в положение «открыто» (Фиг. 4). С помощью привода поворачивают приводной вал 6 и перемещают водило 7.

Момент с вала передается на водило. На первом конце 13 тяги возникает усилие, направленное на ее перемещение в положение «закрыто», которое передается на ее второй конец 14 и на первые концы 10, 11 динамического и кинематического элементов. Усилие перемещения транслируется с первого конца динамического элемента 10 на его второй конец 20. Под действием толкающего усилия на втором конце динамического элемента 8 на второй конец 21 зацеплявшего элемента 4, зацепляющий элемент поворачивается в положение «закрыто», относительно оси шарнирного соединения его первого конца 19 с корпусом 3, закрывая замок и препятствуя перемещению зацепного элемента 1. Кинематический элемент 9, преодолевая сопротивление момента силы пружины 17 поворачивается в положение «закрыто», относительно оси шарнирного соединения его второго конца 18 с корпусом 3, водило входит в контакт с упором 23 и фиксируется в положении «закрыто» моментом силы пружины 16.

Ввиду небольшого количества составляющих элементов и их возможности изготовления предложенная конструкция проста по конструкции. Возможность вращения приводного вала от внешнего привода допускает возможность его автоматического открытия. За счет использованной кинематической схемы обеспечивается надежное стопорение за счет кинематики составляющих элементов.

Изобретение относится к авиации и может быть использовано как устройство для фиксации фонаря кабины самолета или для удержания крышки аварийного покидания. Замок для фонаря самолета содержит зацепной элемент (1) и замковое устройство (2). Замковое устройство снабжено корпусом и зацепляющим элементом с зацепом, расположенным с возможностью зацепления зацепом зацепляющего элемента при закрытии. Замковое устройство (2) снабжено приводным валом, установленным в корпусе с возможностью вращения, водилом, жестко установленным на приводном валу, динамическими и кинематическими элементами, шарнирно соединенными первыми концами, тягой, первым концом шарнирно соединенной с водилом, а вторым - с осью (15) шарнира соединения первых концов динамического и кинематического элементов, а также пружинами кручения (16, 17). Второй конец кинематического элемента и первый конец зацепляющего элемента шарнирно соединены с корпусом. Второй конец динамического элемента шарнирно соединен со вторым концом зацепляющего элемента. Корпус выполнен с опорной поверхностью под зацепной элемент (1) и с упорами для фиксации водила в положении «открыто» и кинематического элемента в положении «закрыто». Пружины кручения (16, 17) создают моменты силы, направленные в сторону прижатия к соответствующим упорам водила в положении «закрыто» и кинематического элемента в положении «открыто». Технический результат заключается в расширении арсенала технических средств, простоте конструкции и обеспечении надежного стопорения за счет кинематики составляющих элементов. 6 ил.

Замок для фонаря самолета, содержащий зацепной элемент, устанавливаемый на фонаре, и замковое устройство, устанавливаемое на силовых элементах кабины, снабженное корпусом и зацепляющим элементом с зацепом, расположенным с возможностью зацепления зацепом зацепляющего элемента при закрытии,

отличающийся тем, что замковое устройство снабжено приводным валом, установленным в корпусе с возможностью вращения, водилом, жестко установленным на приводном валу, динамическими, кинематическими элементами, шарнирно соединенными первыми концами, тягой, первым концом шарнирно соединенной с водилом, а вторым - с осью шарнира соединения первых концов динамического и кинематического элементов, а также пружинами кручения, при этом второй конец кинематического элемента и первый конец зацепляющего элемента шарнирно соединены с корпусом, второй конец динамического элемента шарнирно соединен со вторым концом зацепляющего элемента, корпус выполнен с опорной поверхностью под зацепной элемент и с упорами для фиксации водила, причем в положении «открыто» и кинематического элемента в положении «закрыто» пружины кручения создают моменты силы, направленные в сторону прижатия к соответствующим упорам водила в положении «закрыто» и кинематического элемента в положении «открыто».