устройство для монтажа конструкций летательным аппаратом

Формула изобретения

1. Устройство для монтажа конструкций летательным аппаратом, включающее траверсу с грузовыми канатами на концах, соединенную с замком летательного аппарата посредством связей, сходящихся у замка, ориентирующую систему, соединенную с траверсой с возможностью передачи крутящего момента и выполненную в виде кольца, имеющего возможность вращения вокруг оси подвески и связанного с летательным аппаратом гибкими связями, отличающееся тем, что кольцо с внешней стороны снабжено канавкой, в которую уложены витки гибких связей, свободные концы которых присоединены к исполнительным механизмам, установленным на летательном аппарате, а соединение кольца с траверсой выполнено посредством двух шарниров с возможностью поворота кольца вокруг продольной и поперечной осей траверсы.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на кольце смонтирована каретка, взаимодействующая с внутренней поверхностью кольца с возможностью качения по ней и снабженная с внешней стороны кольца отклоняющими блоками для гибких связей, выходящих из канавки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению, в частности к устройствам для монтажа конструкций летательным аппаратом, например вертолетом.

Известно устройство для монтажа конструкций летательным аппаратом, содержащее сопряженные с замком летательного аппарата грузовые канаты с жестко закрепленной между ними траверсой, соединенной с ориентирующей системой, связанной гибкими связями с летательным аппаратом (авт.свид.СССР N 981206, кл. В 66 F 1/02, 1981). Ориентирующая система выполнена в виде диска небольшого диаметра, снабженного по окружности отверстиями, при помощи которых фиксируется траверса. К диску для увеличения плеча прикреплена перпендикулярно траверсе (в исходном положении) стабилизирующая тяга, к которой и присоединены гибкие связи в виде тросов с резиновыми амортизаторами. Такое исполнение ориентирующей системы приводит к малоэффективной работе гибких связей при отклонениях траверсы от исходного положения, когда она становится не перпендикулярно стабилизирующей тяге.

Известно другое устройство для монтажа конструкций летательным аппаратом, наиболее близкое по технической сущности к заявляемому и являющееся прототипом. Оно содержит траверсу с грузовыми канатами на концах, соединенную с замком летательного аппарата посредством связей, сходящихся у замка, ориентирующую систему, соединенную с траверсой с возможностью передачи крутящего момента и выполненную в виде кольца, имеющего возможность вращения вокруг оси подвески и связанного с летательным аппаратом гибкими связями - тросами с резиновыми амортизаторами (авт. свид. СССР N 2015073, кл. B 64 D 1/22, 1991). Кольцо имеет большой диаметр (для увеличения плеча действующих на него сил) и соединено с концами траверсы с возможностью передачи крутящего момента от гибких связей в процессе работы устройства. Устройство обеспечивает заданную ориентацию груза при возмущающих моментах, стремящихся повернуть груз в горизонтальной плоскости, например от воздействия встречного потока воздуха, потока воздуха от несущего винта вертолета или при возникновении динамических нагрузок (ударов) в процессе монтажа. При этом груз может повернуться вокруг оси подвеса к вертолету, а с ним и кольцо. Однако силы упругости в гибких связях (амортизаторах), возрастающие вместе с увеличением угла поворота кольца вокруг оси подвеса, создают восстановительный (стабилизирующий) момент, поворачивающий кольцо в исходное положение. Гибкие связи присоединены к кольцу по касательной, что обеспечивает постоянство плеча (равного радиусу кольца) для сил, возникающих в них. В результате устройство работоспособно при любой ориентации траверсы в диапазоне 360^o, т.к. крутящий момент от гибких связей постоянен.

Недостатком известного устройства является невозможность складывания при посадке, поэтому оно может быть использовано на летательных аппаратах с большим клиренсом на стоянке, например на вертолете типа Ми-10К, у которого просвет между фюзеляжем и землей равен 1,5...1,6 м. Другим и, пожалуй, самым главным недостатком является то, что ориентацию и фиксацию траверсы в горизонтальной плоскости (по азимуту) можно выполнить только на земле перед полетом, используя информацию о направлении ветра, поступившую с места монтажа. При заходе вертолета на монтаж в случае ошибочной информации или изменения направления ветра не всегда возможно согласование продольной оси вертолета (который должен висеть при монтаже против ветра), и соответственно зафиксированной на нем конструкции, с проектным направлением оси груза, например, с анкерными болтами на фундаменте. В результате возможны непроизводительные полеты вертолета на переподцепку конструкции.

Задачей настоящего изобретения является достижение технического результата, заключающегося в возможности управляемого в полете поворота груза в горизонтальной плоскости в диапазоне, обеспечивающем согласование положения конструкции по азимуту с проектными отметками при любом направлении ветра над местом монтажа, что полностью исключает непроизводительные полеты вертолета на переподцепку груза. Одновременно обеспечивается возможность складывания устройства в посадочное положение, при котором оно принимает минимальные габариты. Это расширяет область применения устройства, которая теперь может включать и вертолеты с малым клиренсом.

Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что в устройстве для монтажа конструкций летательным аппаратом, включающем траверсу с грузовыми канатами на концах, соединенную с замком летательного аппарата посредством связей, сходящихся у замка, ориентирующую систему, соединенную с траверсой с возможностью передачи крутящего момента и выполненную в виде кольца, имеющего возможность вращения вокруг оси подвески и связанного с летательным аппаратом гибкими связями, согласно изобретению кольцо с внешней стороны снабжено канавкой, в которую уложены витки гибких связей, свободные концы которых присоединены к исполнительным механизмам, установленным на летательном аппарате, а соединение кольца с траверсой выполнено посредством двух шарниров с возможностью поворота кольца вокруг продольной и поперечной осей траверсы. Кроме того, на кольце может быть установлена каретка, взаимодействующая с внутренней поверхностью кольца с возможностью качения по ней и снабженная с внешней стороны кольца отклоняющими блоками для гибких связей, выходящих из канавки.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено устройство для монтажа конструкций летательным аппаратом, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид сверху (без летательного аппарата); на фиг. 3 - схема подцепки конструкции к устройству и транспортирования ее летательным аппаратом; на фиг. 4 - схема монтажа конструкции с ее разворотом по азимуту на 180^o с помощью предлагаемого устройства при зависании летательного аппарата над фундаментом.

Устройство для монтажа конструкций летательным аппаратом, например вертолетом 1, включает траверсу 2 (на фиг.1 показана в разрезе) с грузовыми канатами 3, которые снизу снабжены грузозахватами 4 (крюками или электрозамками). Траверсу 2 посредством двух связей 5, сходящихся у вертлюга 6, и наконечника 7 с карданами подцепляют к основному замку 8 вертолета 1. К траверсе 2 шарнирно посредством двух подшипников 9 присоединена рама 10 (фиг. 2). К последней, в свою очередь, посредством двух подшипников 11, ось которых перпендикулярна оси подшипников 9, шарнирно присоединено кольцо 12 (на фиг. 1 изображено в разрезе). Наличие двух взаимно перпендикулярных шарниров 9 и 11 обеспечивает передачу крутящего момента с кольца 12 на траверсу 2 и наоборот с возможностью поворота (качания) кольца в двух плоскостях относительно траверсы, как в карданном узле. Кольцо 12 имеет с наружной стороны канавку 13. В эту канавку уложены витки гибких связей 14, например тросов, концы которых прикреплены к кольцу 12. Противоположные, свободные, концы тросов 14 присоединены к исполнительным механизмам 15, например гидроцилиндрам, лебедкам и т. п. При одинаковой длине витков от левой и правой ветвей гибких связей 14, запасованных на кольцо 12, будут обеспечены одинаковые углы поворота кольца 12 как по часовой, так и против часовой стрелки. Например, при намотке по одному витку с обеих ветвей обеспечиваются углы поворота кольца 12 в диапазоне 360^o. Кроме того, для обеспечения устойчивого положения кольца 12 в процессе работы на нем может быть смонтирована каретка 16 с отклоняющими блоками 17, размещенными вне кольца 12, например у канавки 13 около продольной плоскости вертолета. Гибкие связи 14, выходя из канавки 13, огибают блоки 17. Наличие последних обеспечивает увеличение угла охвата кольца обеими ветвями гибких связей 14. Этим отдаляют точку приложения тяговых усилий на ободе кольца 12 от осей шарниров 9 или 11 (в зависимости от положения каретки), вокруг которых кольцо может поворачиваться (колебаться). В результате увеличивается плечо действия этих сил относительно шарниров, что способствует стабилизации кольца в плоскости тяговых усилий (в случае отсутствия каретки величина плеча приближается к нулю, и кольцо будет находиться около положения безразличного равновесия). Каретка 16 с помощью роликов 18 имеет возможность перекатывания по внутренней поверхности кольца 12.

Устройство работает следующим образом.

После взлета вертолета 1 и зависания над грузом, например над конструкцией 19, траверсу 2 ориентируют так, чтобы совместить грузозахваты 4 со строповочными узлами груза. Этого достигают включением исполнительных механизмов 15 во встречных направлениях. Кольцо 12 (изображенное на фиг. 3 в разрезе, чтобы показать положение траверсы 2) благодаря возможности поворота всей подвески на вертлюге 6 под действием усилия в тянущей ветви гибкой связи 14 поворачивается в плоскости действующих сил (в горизонтальной или в близкой к ней плоскости) на необходимый угол по азимуту. При этом число витков тянущей (активной) ветви гибкой связи 14 в канавке 13 уменьшается (свивается), а число витков от пассивной ветви в канавке 13 увеличивается (навивается). Изменение направления действия исполнительных механизмов 15 приводит к перематыванию витков на кольце 12 в обратном порядке, и оно вращается в противоположном направлении. Крутящий момент от кольца 12 через подшипники 11, раму 10 и подшипники 9 передается на траверсу 2, которая занимает необходимое положение, например вдоль продольной оси вертолета (см. фиг. 1 и фиг. 3, на которой для отслеживания поворотов траверсы один ее конец специально затемнен). Благодаря возможности поворота кольца 12 в подшипниках 11 оно самоустанавливается в плоскости действия сил в гибких связях 14. Угол наклона этой рабочей плоскости кольца 12 к горизонтальной плоскости зависит от нескольких факторов, в частности от удаления по высоте самого кольца 12 от фюзеляжа, а также от расположения на вертолете исполнительных механизмов 15, например от их удаления от замка 8 по горизонтали и от фюзеляжа вертолета по высоте.

После подцепки и подъема груза 19 с земли траверса 2 принимает горизонтальное положение при одинаковых расстояниях от строповочных узлов на грузе до его центра масс (идеальное вывешивание груза). В других случаях траверса 2, находясь в продольной плоскости вертолета и благодаря подшипникам 11, занимает положение, отличающееся от горизонтального. С любым положением траверсы, определяемым конфигурацией груза, его транспортируют к месту монтажа (см. фиг. 3, на которой передний конец траверсы затемнен). Возмущающие моменты, пытающиеся вывести груз из заданного положения в полете, через канаты 3 передаются на траверсу 2, которая через подшипники 9 и 11 передает их на кольцо 12. Повороту последнего препятствует одна или обе ветви гибких тяг 14. В результате положение груза в полете стабилизируется.

При зависании вертолета с грузом 19 над местом монтажа, например над фундаментом 20, устраняют рассогласование между фактическим и проектным положениями груза. Наибольший угол поворота груза в горизонтальной плоскости потребуется в случае зависания вертолета (против ветра) вдоль оси фундамента с необходимостью его разворота на 180^o (см. фиг. 4). Включив исполнительные механизмы 15 в противоположных направлениях, поворачивают кольцо 12 в необходимом направлении, а вместе с ним и траверсу 2 с грузовыми канатами 3 и грузом 19 на 180^o (на фиг. 4 затемненный конец траверсы сзади). При этом траверса 2 поворачивается в горизонтальной плоскости в случае идеального вывешивания конструкции, или по конусной поверхности - в остальных случаях. Кольцо 12 поворачивается в своей плоскости, положение которой неизменно, т. к. задано направлением тяговых усилий. Такая кинематика обеспечивается наличием подшипников 9 и 11 с взаимно перпендикулярными осями, т.е. наличием разнесенного карданного узла. При необходимости груз поворачивают на угол меньше или больше 180^o. Например, при смене направления ветра на противоположное (что бывает в горах) в процессе монтажа необходимо повернуть груз на угол около 360^o, чтобы вернуть груз в исходное положение. После согласования груза 19 с фундаментом 20 их сопрягают снижением вертолета. Закончив установку груза на фундамент, производят отцепку грузозахватов 4 и направляют вертолет на посадку.

Перед посадкой устройство выводят из рабочего в посадочное положение, т. е. складывают так, чтобы оно принимало минимальные габариты и не препятствовало посадке вертолета. Для этого разворачивают траверсу 2 поперек вертолета, чтобы оба грузовых каната 3 оказались в поперечной плоскости вертолета. Затем, включив оба исполнительных механизма 15 синхронно "на уборку" гибких тяг 14, подтягивают кольцо 12 под фюзеляж вертолета (показано тонкими линиями на фиг. 1). Вертолет производит посадку, укладывая оба каната 3 на землю по обеим сторонам вертолета.

Предлагаемая конструкция устройства обеспечивает повышенные углы поворота конструкции 19 (до 360^o и более, если это будет необходимо) для согласования фактического положения конструкции с проектным при любом направлении ветра над монтируемым объектом или при изменении направления ветра в процессе монтажа. Устройство может использоваться на вертолетах с малым клиренсом (не более 0,5 м) на стоянке, например на Ми-8, Ка-32 и Ми-26.