Замок внешней подвески вертолета

Авторы патента:


 

Замок внешней подвески вертолета предназначен для подцепки стропальщиками транспортируемого груза с управлением отцепкой из кабины вертолета. В корпусе шарнирно и последовательно установлены двуплечий несущий рычаг, упорный рычаг и двуплечий управляющий рычаг. Ось несущего рычага закреплена на корпусе, ось упорного рычага закреплена на конце несущего рычага, ось управляющего рычага закреплена на конце упорного рычага. Кроме того, упорный рычаг подпружинен относительно несущего рычага, а управляющий рычаг подпружинен относительно упорного рычага. Пружины работают на уменьшение угла между рычагами. Несущий рычаг снабжен V-образной площадкой для грузового звена, центр которой расположен без смещения относительно оси вращения несущего рычага. Упорный рычаг снабжен выступом, а управляющий рычаг на одном плече снабжен кулачковой поверхностью, а к противоположному его плечу присоединен поводок системы управления замком. В корпусе под несущим рычагом закреплен ложемент с четырьмя опорными поверхностями, на две из которых поочередно опираются плечи несущего рычага в закрытом или открытом положениях замка, третья служит для зацепа выступа упорного рычага в закрытом положении замка, а четвертая взаимодействует с кулачком на управляющем рычаге для открывания замка. При открывании замка поводком за счет поворота всех рычагов до упоров упорный рычаг вместе с несущим рычагом раскладываются в одну линию, чем образуют составной рычаг с удлиненным плечом для уменьшения управляющего усилия. На корпусе над несущим рычагом установлена подпружиненная защелка для ввода в зев грузового звена при выполнении подцепки. Габариты и масса замка снижены за счет минимального количества деталей, что обеспечено последовательным соединением всех рычагов и установкой несущего рычага без эксцентриситета. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Предлагаемое техническое решение относится к авиационной технике, а именно к оборудованию летательных аппаратов, в частности, вертолетов, предназначенных для транспортирования груза на внешней подвеске.

Известен замок внешней подвески вертолета (Замок ВТ-ДГ20. Руководство по технической эксплуатации, 1986, или: Раздел 132.50.13 "Электрозамок ВТ-ДГ20 с переходником" в Руководстве по технической эксплуатации вертолета Ми-26* (http://www.aviadocs.net/RLE/Mi-26T/Cd2/RTE%205-7/Mi-26T_rtye_kniga6.pdf)). Он включает корпус, состоящий из двух обойм, между которыми закреплены с возможностью вращения двуплечий несущий рычаг, двуплечий упорный рычаг и связанный с ним посредством нескольких промежуточных рычагов сектор, входящий в систему управления замком. Корпус снабжен средствами крепления к канату внешней подвески. Несущий рычаг имеет грузовую площадку для размещения серьги грузового стропа. Площадка выполнена V-образной, с углом наклона сходящихся поверхностей к горизонтали, обеспечивающим скольжение по ним стальной серьги со стропом под действием собственного веса (тангенс угла больше коэффициента сухого трения стали по стали). Это способствует самоустановке серьги в середине впадины грузовой площадки. В рассматриваемом замке середина грузовой площадки смещена на небольшую величину (эксцентриситет) от оси вращения несущего рычага, в результате чего обеспечивается силовое замыкание на упорах кинематической цепочки закрытого замка под действием груза. За счет небольшого значения эксцентриситета величина изгибающего момента от груза, действующего на несущий рычаг, снижена, и созданы условия для уменьшения размеров, снижения материалоемкости и массы несущего рычага и других следующих друг за другом промежуточных рычагов. Несущий рычаг удерживается в закрытом положении со стороны зева упорным рычагом, а с противоположной - боковым упором с пружиной. Замкнутое пространство на несущем рычаге исключает самопроизвольный выход (отцепку) серьги из зева замка. Корпус снабжен снизу третьим подпружиненным упором для несущего рычага, который используется при подцепке. Упорный рычаг, запирая несущий рычаг одним плечом, другим плечом связан с сектором системы управления и электромагнитом посредством промежуточных рычагов. При подаче управляющего сигнала на электромагнит или кнопку ручного открытия, сектор поворачивается, чем обеспечивает свободу вращения упорного рычага. С устранением упора со стороны зева несущий рычаг поворачивается вокруг своей оси под действием момента от силы веса груза, которая приложена к грузовой площадке на плече, равном эксцентриситету относительно оси вращения. При повороте несущего рычага с него сходит серьга грузового стропа, т.е. происходит управляемая отцепка груза от замка.

Такая конструкция обеспечивает замку ВТ-ДГ20 наибольшую грузоподъемность (20 т) среди эксплуатируемых в настоящее время грузодержателей вертолетов.

Недостатком известного замка является большая трудоемкость подцепки груза. Из-за того, что упорный рычаг перекрывает доступ в зев замка, стропальщику необходимо вручную открыть замок посредством кнопки со штоком (поводком) на корпусе. (Это необходимо, т.к. замок на подцепку обязательно подают в закрытом положении для исключения поломки изящного несущего рычага.) Затем необходимо отвести от зева упорный рычаг, установить в рабочее положение нижний подпружиненный упор, повернуть несущий рычаг до нижнего подпружиненного упора, завести на грузовую площадку несущего рычага серьгу стропа, повернуть несущий рычаг до бокового упора с пружиной, закрыть замок поворотом упорного рычага до защелкивания последнего промежуточного рычага на секторе (всего 7 операций).

Кроме того, чрезмерная сложность конструкции не обеспечивает надежность в работе замка, несмотря на возможность контроля правильного зацепления рычагов через смотровое окно в корпусе. После нескольких серьезных отказов (отцепки груза в полете) эксплуатация замка приостанавливалась для доработок. Поэтому большинство вертолетов Ми-26 выполняет полеты по транспортировке грузов на внешней подвеске с использованием аналогов строительных крюков грузоподъемностью 20 т, т.к. они просты по конструкции и надежны в эксплуатации. (Последний вариант внешней подвески имеет другой существенный недостаток - невозможность управляемой отцепки груза с борта вертолета, и в настоящей заявке не рассматривается.)

Наиболее близким по технической сущности, т.е. прототипом, является замок внешней подвески вертолета, включающий корпус, состоящий из двух обойм, между которыми закреплены с возможностью вращения двуплечий несущий рычаг, двуплечий упорный рычаг и связанный с ним посредством промежуточного рычага управляющий рычаг с поводком системы управления замком (Патент США 4678219, М.кл. B66C 1/24, 1986 г). Корпус снабжен болтами для крепления к канату внешней подвески. Оси вращения всех рычагов жестко закреплены в корпусе. Свободное плечо несущего рычага образует совместно с корпусом зев (т.е. вход для грузовой серьги), а на противоположном плече, размещенном внутри корпуса, выполнен выступ для сопряжения с ответной опорной поверхностью на упорном рычаге в закрытом положении замка. Свободное плечо несущего рычага снабжено протяженной по горизонтали грузовой площадкой, без четкого выделения места для серьги. Поэтому она (серьга) может располагаться на большом удалении от оси несущего рычага (т.е. со значительным эксцентриситетом). На упорном рычаге выполнена кулачковая поверхность в виде сектора для взаимодействия с выступом несущего рычага при закрывании замка. На упорном рычаге также имеется поверхность для контакта с роликом промежуточного рычага при закрывании замка. В корпусе установлен ложемент и бобышка, ограничивающие вращение несущего рычага при открывании замка и движение упорного рычага - при закрывании. Кроме того, в корпусе имеются упоры, ограничивающие вращение других рычагов, чем обеспечивается работоспособность замка. Над свободным плечом несущего рычага в корпусе установлена защелка. Расположение защелки в зеве замка максимально упрощает подцепку груза к взведенному (закрытому) замку, т.к. требуется всего одна операция - нажатием на защелку ввести серьгу в зев. Одновременно повышается безопасность работ за счет исключения неконтролируемого выхода серьги из зева при выполнении вспомогательных операций, например, при возможном их волочении по земле перед натяжением канатов и в процессе натяжения, т.к. защелка препятствует этому.

Однако известный замок имеет недостатки: при большом эксцентриситете нагрузки на несущем рычаге возможны повышенные значения сил и моментов, действующих на него и передающихся на другие рычаги по цепочке взаимодействия. Это в свою очередь приводит к необходимости изготовления всех деталей более прочными, т.е. более материалоемкими. Кроме того, сложность конструкции, также приводит к большой материалоемкости и росту массы замка. Например, замки известных зарубежных фирм (Onboard Systems International, Heli Hook AG и др.), выполненные по аналогичной схеме, при меньшей грузоподъемности (не более 16 т) имеют массу в 1,5-2 раза больше, чем у ВТ-ДГ20.

Задачей предлагаемого решения является устранение указанных недостатков и достижение нового технического результата, заключающегося в упрощении конструкции, снижении материалоемкости замка внешней подвески вертолета при сохранении таких основных утилитарных свойств, как высокая грузоподъемность, надежность в работе и простота подцепки груза.

Этот технический результат в замке внешней подвески вертолета, содержащем корпус с болтом крепления каната внешней подвески и системой управления, установленные внутри корпуса с возможностью вращения двуплечий несущий рычаг с грузовой площадкой, упорный рычаг и подпружиненный двуплечий управляющий рычаг, к которому присоединен поводок системы управления, элементы взаимодействия и фиксации рычагов в рабочих положениях, выполненные в виде кулачковой поверхности, выступов, ложемента с опорными поверхностями и упоров, задающих или ограничивающих вращение рычагов, и расположенную в зеве замка подпружиненную защелку, достигается тем, что грузовая площадка на несущем рычаге выполнена V-образной, середина ее впадины размещена на линии, соединяющей центры оси болта крепления каната внешней подвески и оси несущего рычага, ось упорного рычага закреплена непосредственно на несущем рычаге, ось управляющего рычага закреплена непосредственно на упорном рычаге, причем упорный рычаг подпружинен относительно несущего рычага, управляющий рычаг подпружинен относительно упорного рычага, а пружины установлены с возможностью уменьшения величины углов между рычагами.

Несущий рычаг имеет упорную поверхность, а упорный рычаг имеет ответную упорную поверхность с возможностью их контакта для ограничения угла поворота упорного рычага относительно несущего рычага до положения, при котором упорный рычаг является жестким продолжением несущего рычага при открывании замка.

Упорный рычаг может быть снабжен выступом, выполненным в виде зуба, для фиксации от поворота несущего рычага в закрытом положении посредством взаимодействия с ответной опорной поверхностью на ложементе под действием пружины, присоединенной к несущему и упорному рычагам.

На одном плече управляющего рычага выполнена кулачковая поверхность с возможностью взаимодействия с ложементом под действием пружин для разъединения выступа на упорном рычаге с опорной поверхностью ложемента при открывании замка, а к противоположному плечу управляющего рычага прикреплен поводок системы управления замком.

Ложемент имеет четыре опорные поверхности, одна из которых предназначена для ограничения поворота несущего рычага в закрытом положении замка, вторая предназначена для ограничения поворота несущего рычага в открытом положении, третья выполнена с возможностью взаимодействия с выступом на упорном рычаге, а четвертая размещена с возможностью взаимодействия с кулачковой поверхностью управляющего рычага.

Упорный рычаг может быть снабжен упором для ограничения угла поворота управляющего рычага в начале открывания замка до положения, при котором обеспечивается возможность выхода выступа упорного рычага из зацепления с третьей опорной поверхностью ложемента за счет взаимодействия кулачковой поверхности управляющего рычага с четвертой опорной поверхностью ложемента.

На фиг. 1 представлен общий вид замка внешней подвески вертолета в закрытом положении (вид сбоку без верхней обоймы, которая условно не показана);

на фиг. 2 - общий вид замка внешней подвески вертолета по фиг. 1 в открытом положении (вид сбоку без верхней обоймы).

Замок внешней подвески вертолета содержит корпус из двух обойм 1, соединенных стяжными болтами 2, 3, 4 и 5. Между обоймами 1 на этих болтах закреплены неподвижные бобышка 6 и ложемент 7. В результате создано рабочее пространство для подвижных элементов замка. В корпусе к обеим обоймам 1 прикреплена ось 8, на которой шарнирно установлен двуплечий несущий рычаг 9 со свободным консольным плечом, а к противоположному плечу присоединены последующие подвижные элементы замка. На несущем рычаге 9 между плечами имеется грузовая площадка 10 для размещения серьги 11 грузовых строп. Профиль грузовой площадки 10 выполнен V-образным. Угол наклона к горизонтали сходящихся внизу поверхностей более 7°. Это обеспечивает самоустановку серьги 11 над впадиной грузовой площадки 10, т.е. в ее середине, которая располагается на вертикальной осевой линии, проходящей через центр оси 8 несущего рычага 9. Таким образом обеспечивается расположение серьги 11 без эксцентриситета, обычно применяемого в замках внешней подвески. На ложементе 7 выполнены опорные поверхности 12 и 13 (на фиг. 1 и фиг. 2 опорные поверхности показаны стрелками), поочередно ограничивающие повороты несущего рычага 9 в крайних положениях. Кроме того, на ложементе 7 выполнены опорная поверхность 14 и опорная поверхность 15 для обеспечения фиксации несущего рычага 9 в закрытом положении и вывода из него.

Над свободным плечом несущего рычага 9, образующим вместе с корпусом зев замка, между обоймами 1 шарнирно установлена защелка 16, подпружиненная относительно корпуса пружиной 17. Непосредственно на противоположном плече несущего рычага 9 закреплена ось 18, на которой шарнирно установлен упорный рычаг 19. Дополнительно несущий рычаг 9 и упорный рычаг 19 связаны между собой пружиной 20, стремящейся уменьшить угол между ними. На несущем рычаге 9 имеется упорная поверхность 21, которая может взаимодействовать с поверхностью 22, выполненной на упорном рычаге 19, при повороте последнего против часовой стрелки (на фиг. 1) на угол около 90°. На другом конце упорного рычага 19 имеется выступ 23, выполненный в виде зуба, с возможностью взаимодействия с опорной поверхностью 15 ложемента 7. На этом же конце упорного рычага 19 закреплена ось 24, на которой смонтирован с возможностью вращения двуплечий управляющий рычаг 25. Рычаги 19 и 25 дополнительно связаны пружиной 26, стремящейся уменьшить угол между ними. На упорном рычаге 19 имеется упор 27 для ограничения угла поворота управляющего рычага 25 относительно упорного рычага 19. На одном плече управляющего рычага 25 выполнен кулачок 28, который под действием пружин 20 и 26 притягивается к ложементу 7 и может взаимодействовать с его опорной поверхностью 14. На противоположном конце управляющего рычага 25 закреплена ось 29, к которой прикреплен поводок 30 системы управления замком. Для крепления к внешней подвеске вертолета замок снабжен болтом 31.

Замок внешней подвески вертолета работает следующим образом.

Перед выполнением транспортных работ на вертолет устанавливают внешнюю подвеску, состоящую из каната, подцепляемого к верхнему замку вертолета (не показаны). К нижнему концу каната болтом 31 присоединяют предлагаемый замок.

Перед началом работы замок закрывают. Для этого несущий рычаг 9 поворачивают, нажимая рукой снизу на свободное плечо (левое на фиг. 1). При подходе противоположного плеча к опорной поверхности 13 ложемента 7 выступ (зуб) 23 упорного рычага 19 сначала скользит своей наружной поверхностью по опорной поверхности 14 ложемента 7, а затем под действием пружины 20 входит в контакт (зацеп) с опорной поверхностью 15. Пружина 20 обеспечивает надежное замыкание этой пары. В результате происходит фиксация от вращения несущего рычага 9 в двух возможных направлениях: опорная поверхность 13 препятствует его вращению по часовой стрелке, а опорная поверхность 15 - против часовой стрелки (по фиг. 1). При этом одновременно под действием пружины 26 управляющий рычаг 25 занимает положение, при котором кулачок 28 касается опорной поверхности 14 на минимальном радиусе.

После взлета вертолета экипаж подает замок стропальщикам для подцепки груза. Подцепка заключается в нажатии серьгой 11 на защелку 16 и проталкивании ее дальше в зев до возвращения защелки в исходное положение под действием пружины 17. При натяжении вертолетом каната внешней подвески серьга 11 под действием силы веса груза размещается в середине грузовой площадки 10. Все составляющие звенья внешней подвески под действием сил гравитации находятся на одной линии (линии подвеса), соединяющей центр масс груза с осью верхнего замка вертолета. Эта линия проходит также через центр болта 31 и центр оси 8. Вследствие отсутствия эксцентриситета серьги 11 относительно оси 8, несущий рычаг 9 находится в статическом равновесии, обеспечиваемым равными нагрузками на обе сходящиеся поверхности V-образной грузовой площадки.

В полете, при колебаниях груза на внешней подвеске и при возможных поворотах серьги 11, находящейся в нижней точке грузовой площадки 10, возможно перераспределение нагрузок на сходящиеся поверхности V-образной грузовой площадки за счет образования незначительных эксцентриситетов. При этом несущий рычаг 9 будет находиться в динамическом равновесии за счет стабилизирующих моментов от опорных реакций на поверхностях 13 и 15.

После транспортирования груз вертолетом устанавливают в заданном месте, и выполняют отцепку стропов от внешней подвески посредством предлагаемого замка без участия стропальщиков. Для этого приводом, создающим усилие, направленное вверх, воздействуют на поводок 30, который поворачивает управляющий рычаг 25 против часовой стрелки. Кулачок 28, скользя по упорной поверхности 14 (на фиг. 1 показано не исходное, а уже промежуточное положение при контакте кулачка на среднем радиусе, т.е. при завершении начального этапа его поворота), за счет увеличения своего радиуса поворачивает упорный рычаг 19 вокруг оси 18 и начинает выводить из зацепления зуб 23 с опорной поверхностью 15 ложемента 7. При дальнейшем повороте управляющего рычага 25, преодолевая усилия пружины 26, до контакта с упором 27 на упорном рычаге 19 зуб 23 полностью выходит из зацепления с опорной поверхностью 15. При движении поводка 30 вверх и преодолении усилия пружины 20, упорный рычаг 19 поворачивается до вступления в контакт опорных поверхностей 21 и 22. В результате рычаги 19 и 9 выстраиваются в линию и создают составное длинное плечо для тягового усилия на поводке 30 (фиг. 2). Поэтому при минимальной величине тягового усилия создается момент, достаточный для поворота несущего рычага 9 вместе с расположенным на нем грузовым звеном 11. Удлиненный рычаг поворачивается до упора в бобышку 6. Расфиксированный несущий рычаг 9 под действием момента от силы, приложенной к поводку 30, поворачивается вокруг своей оси 8 до упора свободным плечом в поверхность 12 ложемента 7.

После снятия усилия в поводке 30 все рычаги под действием пружин прижимаются друг к другу, принимая минимальные габариты. В таком положении замок готов к взведению, т.е. закрыванию.

Привод системы управления замка может быть ручным, например тросовым, а также электрическим, гидравлическим или пневматическим с закреплением на замке соответствующих исполнительных механизмов.

Предлагаемый замок несложен по конструкции, состоит из минимального количества деталей. Несущий рычаг при нагрузке без эксцентриситета может быть выполнен менее материалоемким, как и последующие рычаги, которые передают сниженные усилия и моменты. Из-за соответствующего снижения материалоемкости всех звеньев может быть уменьшена общая масса замка.

Достоинством предлагаемого замка является также удобство подцепки - всего одна операция.

1. Замок внешней подвески вертолета, содержащий корпус с болтом крепления каната внешней подвески и системой управления, установленные внутри корпуса с возможностью вращения двуплечий несущий рычаг с грузовой площадкой, упорный рычаг и подпружиненный двуплечий управляющий рычаг, к которому присоединен поводок системы управления, элементы взаимодействия и фиксации рычагов в рабочих положениях, выполненные в виде кулачковой поверхности, выступов, ложемента с опорными поверхностями и упоров, задающих или ограничивающих вращение рычагов, и расположенную в зеве замка подпружиненную защелку, отличающийся тем, что грузовая площадка на несущем рычаге выполнена V-образной, середина ее впадины размещена на линии, соединяющей центры оси болта крепления каната внешней подвески и оси несущего рычага, ось упорного рычага закреплена непосредственно на несущем рычаге, ось управляющего рычага закреплена непосредственно на упорном рычаге, причем упорный рычаг подпружинен относительно несущего рычага, управляющий рычаг подпружинен относительно упорного рычага, а пружины установлены с возможностью уменьшения величины углов между рычагами.

2. Замок по п. 1, отличающийся тем, что несущий рычаг имеет упорную поверхность, а упорный рычаг имеет ответную упорную поверхность с возможностью их взаимодействия для ограничения угла поворота упорного рычага относительно несущего рычага до положения, при котором упорный рычаг является жестким продолжением несущего рычага с возможностью образования удлиненного двухзвенного рычага для открывания замка.

3. Замок по п. 1, отличающийся тем, что упорный рычаг снабжен выступом, выполненным в виде зуба, для фиксации от поворота несущего рычага в закрытом положении замка посредством взаимодействия с ложементом под действием пружины, присоединенной к несущему и упорному рычагам.

4. Замок по п. 1, отличающийся тем, что на одном плече управляющего рычага выполнена кулачковая поверхность с возможностью взаимодействия с ложементом под действием пружин для разъединения выступа на упорном рычаге с опорной поверхностью ложемента при открывании замка, а к противоположному плечу управляющего рычага прикреплен поводок системы управления замком.

5. Замок по п. 1, отличающийся тем, что ложемент имеет четыре опорные поверхности, одна из которых предназначена для ограничения поворота несущего рычага в закрытом положении замка, вторая предназначена для ограничения поворота несущего рычага в открытом положении, третья выполнена с возможностью взаимодействия с выступом на упорном рычаге, а четвертая размещена с возможностью взаимодействия с кулачковой поверхностью управляющего рычага.

6. Замок по пп. 1 и 5, отличающийся тем, что упорный рычаг снабжен упором для ограничения угла поворота управляющего рычага в начале открывания замка до положения, при котором обеспечивается возможность выхода выступа упорного рычага из зацепления с третьей опорной поверхностью ложемента за счет взаимодействия кулачковой поверхности управляющего рычага с четвертой опорной поверхностью ложемента.



 

Похожие патенты:
Наверх