Устройство подвески для связи бортового оборудования с конструкцией летательного аппарата

 

Использование: авиации. Сущность: устройство подвески для связи бортового оборудования с конструкцией летательного аппарата содержит первый и второй элементы, представляющие собой пластины, выполненные с возможностью крепления к конструкции летательного аппарата и к оборудованию, и средства подвески, содержащие демпфирующие элементы, способные поглощать линейные смещения по осям тангажа, крена и рыскания, а также упругие органы подвески, способные поглощать угловые смещения относительно этих осей. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение касается устройства подвески для связи с конструкцией летательного аппарата бортового оборудования.

Устройство подвески согласно изобретению предназначено, в частности, для размещения между конструкцией летательного аппарата с несущим винтом, например, вертолета, и устройством визира.

Известно, что оборудование в данном предпочтительном варианте выполнения, установленное на вертолете, подвергается действию значительных вибраций, передаваемых от несущего и хвостового винтов, от их лопастей, от передачи, от двигателя и т. п. , а также возникающих от переменных перегрузок вертолета при различных траекториях, которые воздействуют на бортовое оборудование.

Так, например, когда речь идет об устройстве для круглосуточного визирования, устанавливаемом на вертолете, влияние этих различных нагрузок отрицательно сказывается на эффективности устройства визирования. Это часто выражается в нарушении стабилизации за счет прямого воздействия вибраций, в частности, на гироскоп и на опоры крепления оптических узлов, в нарушении комфорта оператора, на голову которого вибрация передается от лобовой опоры для шлема, и даже в нарушении надежности самого прибора, так как оптронные датчики и визир подвергаются воздействию постоянных вибраций. Кроме того, перегрузки при ускорении вертолета непосредственно воздействуют на оборудование.

Известно устройство демпфирования вибраций (патент Великобритании GB-A-802410, Allicd research assotiates Inc), содержащее две подвески, связанные, соответственно, с несущей конструкцией и подвешиваемым элементом, а также несколько ферм, опирающихся на одну из подвесок, в то время как другая подвеска связана с возможностью скольжения с остальными фермами, причем последние работают на изгиб с целью поглощения вибраций. Указанное устройство не позволяет эффективно поглощать угловые смещения и предназначено, в основном, для гашения вертикальных вибраций.

Наиболее близким к предложенному изобретению как по технической сущности, так и по достигаемому результату является устройство по патенту US-A-N 3625466 (Marshall).

В данном патенте описана система демпфирования вибраций подвешиваемого груза относительно конструкции, содержащая фрикционные демпфирующие средства и действующая на сдвиг с возможностью поворота по трем координатам для амортизации линейных и угловых перемещений относительно указанных координат.

Однако устройство по патенту США не предусматривает возможность осуществления подвески в виде модуля или устройства сопряжения, позволяющего легко интегрировать ее между конструкцией и подвешиваемым оборудованием.

В основу настоящего изобретения положена задача устранения указанных вредных воздействий, снижающих показатели бортового оборудования, а также устройства подвески, позволяющего воздействовать на вредные последствия явления вибрации подвешиваемого бортового оборудования.

Эта задача решается тем, что устройство подвески для связи бортового оборудования с конструкцией летательного аппарата, такого как вертолет, согласно изобретению, содержит первый и второй элементы, выполненные по крайней мере, приблизительно в форме пластин с возможностью крепления соответственно к указанной конструкции и к указанному оборудованию, и средства подвески, содержащие демпфирующие элементы, связанные соответственно с указанными первым и вторым элементами и способные оказывать воздействие по трем осевым линиям летательного аппарата: оси бокового крена, оси продольного крена (тангажа) и вертикальной оси, для поглощения линейных смещений вдоль указанных осей, и упругие органы подвески, связанные соответственно с указанными первым и вторым элементами и способные воздействовать в направлении поворота относительно указанных осевых линий для поглощения осевых отклонений.

Таким образом, устройство подвески согласно изобретению позволяет учитывать как поступательные перемещения вдоль осей летательного аппарата, так и угловые отклонения относительно этих осей, вызываемые вибрацией и перегрузками. Устройство является, таким образом, подвеской и шестью осями (степенями свободы) - тремя в поступательном движении и тремя в поворотном движении, и кроме того, оно образует, благодаря плоским элементам, с которыми связаны средства подвески, согласующий узел или модуль, который благодаря этому может быть легко адаптирован к любому виду летательного аппарата типа вертолета и к любому бортовому оборудованию, без значительных изменений в конструкции летательного аппарата.

Первый и второй элементы в виде пластин расположены параллельно друг другу в плоскости осей крена и тангажа летательного аппарата. Целесообразно, чтобы первый и второй элементы, между которыми предусмотрены демпфирующие элементы и упругие органы подвески, были связаны между собой по периметру боковым гибким уплотнением и чтобы на наружных поверхностях указанных первого и второго элементов были предусмотрены уплотнения, обеспечивающие с помощью крепежных средств герметичное соединение указанных наружных поверхностей элементов соответственно с конструкцией указанного летательного аппарата и с указанным оборудованием. Таким образом, получают полностью герметизированный по отношению к средствам подвески модуль подвески, гарантирующий максимальную их защищенность и повышенную долговечность.

В предпочтительном варианте осуществления, указанные демпфирующие элементы выполнены в виде множества замкнутых петель, расположенных в плоскостях, перпендикулярных к плоскости, определяемой указанными осями крена и тангажа, на равных угловых расстояниях друг от друга вокруг вертикальной оси указанного летательного аппарата. Более точно, указанные петли имеют продолговатую форму, причем их больше оси наклонены по существу под углом в 45^o к плоскости указанных демпфирующих элементов, так что они сходятся в направлении к конструкции летательного аппарата. Благодаря такому расположению продолговатых петель учитываются поступательные перемещения вдоль трех взаимно перпендикулярных осей, вызываемые вибрацией и другими перегрузками, что позволяет быстро стабилизировать подвесную пластину, а следовательно, и оборудование, по отношению к неподвижной пластине, жестко связанной с конструкцией вертолета.

Указанные петли, являющиеся демпфирующими элементами, предпочтительно выполняются из металла, в виде тросов. Для поглощения малейшего усилия нагрузки петли предпочтительно следует располагать вблизи краев указанных элементов в виде пластин, причем каждая петля крепится соответственно к указанным пластинам болтами, располагающимися по существу по малой оси указанной продолговатой петли.

Кроме того, указанные упругие органы подвески содержат, предпочтительно, работающие на кручение стержни, расположенные таким образом, чтобы препятствовать угловым отклонениям относительно трех осевых линий летательного аппарата. Более точно при работающих на кручение стержня: противокреновый, противотангажный и препятствующий повороту вокруг вертикальной оси предусмотрены для воздействия в направлении вокруг трех осевых линий и располагаются по существу в одной плоскости, параллельной плоскости осей крена и тангажа указанного летательного аппарата, перпендикулярно вертикальной оси, на равных расстояниях от нее. В предпочтительном варианте осуществления каждый из стержней кручения соединен, с одной стороны, с неподвижным элементом, укрепленным на конструкции летательного аппарата с помощью опор, в которых размещаются концы стержня, и, с другой стороны, к подвесному элементу, несущему оборудование, с помощью двух комплектов из двух небольших шарнирно связанных шатунов, часть из которых связана с концами каждого стержня кручения таким образом, что они располагаются в направлении, параллельном соответствующей осевой линии, а другие - шарнирно связаны с кронштейном, жестко соединенным с указанным подвесным элементом, располагаясь перпендикулярно указанной оси.

Совокупность этих стержней кручения позволяет, таким образом, учитывать возникающие при вибрации и перегрузках повороты (угловые смещения) относительно осевых линий летательного аппарата, способные вызвать нежелательные смещения подвесного элемента, несущего оборудование, относительно неподвижного элемента устройства, жестко связанного с конструкцией вертолета.

На фиг. 1 изображен вертолет, на котором с помощью устройства подвески согласно изобретению установлено оборудование визирования; на фиг. 2 - вид сверху устройства, показанного на фиг. 1; на фиг. 3 - устройство подвески в разрезе по линии III-III на фиг. 2; на фиг. 4 - сечение по линии IV-IV на фиг. 2, показывающее один из демпфирующих элементов средства подвески.

Как показано на фиг. 1, вертолет 1 снабжен бортовым оборудованием 2, которое связано с конструкцией 3 вертолета с помощью устройства подвески 4 согласно изобретению, позволяющего поглощать вибрацию и движения, возникающие на винтокрылых летательных аппаратах такого типа. В качестве примера оборудование 2 может представлять собой визир, для которого наиважнейшим, по вышеуказанным причинам, является устранение влияния паразитных частот и других перегрузок, которым подвергается оборудование, с тем, чтобы связь визир-пилот осуществлялась в оптимальных условиях.

Устройство подвески 4 представляет собой модуль, содержащий два элемента 5 и 6, которые в данном варианте осуществления имеют вид пластин и между которыми располагаются элементы подвески 7. Более точно, пластины 5 и 6 устройства подвески 4 параллельны и отстоят друг от друга, а по отношению к осям крена X-X, тангажа Y-Y и вертикальной оси Z-Z ортонормированной визирной метки отсчета указанного вертолета они располагаются в плоскостях, параллельных плоскости осей крена X-X и тангажа Y-Y указанной метки, как это показано на фиг. 2 и 3. Эти две пластины 5 и 6 связаны соответственно, с конструкцией 3 вертолета и с оборудованием 2. Например, первая пластина 5, в данном случае нижняя, крепится к конструкции 3 болтами 8, а вторая пластина 6, верхняя, несет оборудование 2, прикрепленное к ней не показанными известными средствами. Таким образом, вторая, верхняя, пластина, на которой устанавливается оборудование, по отношению к первой, нижней пластине, прикрепленной к конструкции вертолета, является повышенной с помощью средств подвески 7.

Кроме того, из фиг. 2 и 4 следует, что обе пластины 5 и 6, имеющие, в данном варианте выполнения продолговатую форму, слегка загнуты друг к другу по краям 5А и 6А, и что герметичное соединение между этими загнутыми краями 5А и 6А1 обеспечивается гибким упругим уплотнением 9. Кроме того, фасонные уплотнения 10 и 11 также обеспечивают герметичность соответственно между конструкцией 3 и наружной стороной 5В первой пластины 5 и между оборудованием 2 и наружной стороной 6В второй пластины.

Средства подвески устройства, предусмотренные между двумя пластинами 5 и 6, содержат демпфирующие элементы 14, работающие в направлении трех осей отсчета, X-X, Y-Y и Z-Z, поглощая линейные смещения подвесного узла "верхняя пластина 6 - оборудование 2" вдоль указанных осей, и упругие органы подвески 15, воздействующие в направлении поворота относительно трех опорных осей X-X, Y-Y, и Z-Z, поглощая угловые отклонения указанного подвесного узла относительно указанных осей.

Более точно демпфирующие элементы 14, показанные на фиг. 3 и 4, представляют собой множество одинаковых замкнутых петель 14А, которые в данном примере выполнения имеют продолговатую форму и располагаются в плоскостях, перпендикулярных и плоскости осей крена X-X и тангажа Y-Y, соответствующей пластине 5, фиксированной относительно конструкции 3 вертолета. Число этих замкнутых петель 14А равно, например, восьми и они равномерно распределены по окружности так, что между ними образованы углы (дуги) в 45^o. Конструктивно петли 14А выполнены из металлического материала в виде тросов, чем обеспечивается их хорошая упругость и значительный демпфирующий эффект.

В частности, из фиг. 2 видно, что так как пластины 5 и 6 устройства имеют продолговатую форму, четыре замкнутые металлические петли 14а равномерно распределены на линии, представляющей собой полуокружность T с центром C, соответствующим центру круглой части 4А устройства 4, передней по отношению к направлению движения вертолета 1, а четыре других петли 14А таким же образом распределены по полуокружности Т1 с центром С1, соответствующим центру задней круглой части 4B продолговатого устройства. Радиусы полуокружностей T и T1 одинаковы и центы C и C1 находятся на одной линии - на оси крена X-X. Кроме того, линии T и T1, на которых перпендикулярно расположены петли 14А, находятся вблизи от загнутых краев 5А и 6А пластин, чтобы быть наиболее удаленными друг от друга и таким образом быстро поглощать малейшие движения вдоль трех осей.

Кроме того, как показано на фиг. 4, большая ось каждой замкнутой продолговатой петли 14А, расположенной перпендикулярно плоскости, образованной осями крена X-X и тангажа Y-Y, наклонена под углом в 45^o по отношению к этой плоскости так, что больше оси четырех петель, располагающихся на одной полуокружности, сходятся в одной точке, лежащей на оси, проходящей через центр C или C1 и параллельной вертикальной оси Z-Z. При этом каждая петля 14А соединена с пластинами 5 и 6 с помощью соответствующих отдельных опор 16 и болтов 17, направленных по малой оси продолговатых петель, перпендикулярно большой оси. Из фиг. 4 видно, что оба болта 17, крепящих соответственно две ветви петли, введенные в их опору 16, к пластинам 5 и 6, слегка смещены параллельно друг относительно друга, что указывает на положение под нагрузкой.

Такое расположение демпферов в виде продолговатых металлических петель, распределенных по периметру устройства подвески 4, обеспечивает оптимальную реакцию устройства, при малейших нежелательных нагрузках (вибрация перегрузки), линейным смещением и следовательно быстрое поглощение перемещения подвесной пластины, с которой связано оборудование, относительно неподвижной пластины, жестко связанной с конструкцией вертолета.

Органы упругой подвески 15 указанных средств подвески 7 представляют собой стержни кручения (работающие на кручение), функцией которых является препятствование угловым смещениям относительно трех осей отсчета X-X, Y-Y, и Z-Z вертолета. Для этого предусмотрены три стержня кручения, называемые в этом случае антикреновый 15А, антитангажный 15B и препятствующий смещению по вертикали 15С, реагирующие поворотом вокруг осей крена X-X, тангажа Y-Y и вертикальной оси Z-Z вертолета и поглощение таким образом угловые смещения.

Как показано на фиг. 3, указанные три стержня кручения 15A, 15B, и 14C приблизительно одинаковы между собой, расположены по существу в одной и той же плоскости, параллельной плоскости, образованной осями крена X-X и тангажа Y-Y, т. е. параллельно пластины 5 и 6, и связаны конструктивно одинаковыми средствами с неподвижной пластиной 5, жестко связанной с конструкцией 3 вертолета и с подвесной пластиной 6, несущей бортовое оборудование 2.

Так из фиг. 2 и 3 видно, что антикреновый стержень кручения 15A расположен, например, в передней части 4A устройства, и, следовательно, перпендикулярно и предпочтительно эквидистантно по отношению к оси крена X-X. Концы 14A1 стержня установлены в самоустанавливающихся подшипниках скольжения 18, укрепленных на нижней пластине 5, жестко связанной с конструкцией 3 вертолета. Два одинаковых узла 19, состоящие каждый из двух небольших шатунов 19A и 19B, шарнирно связанных друг с другом соответствующими пальцами 19C, вокруг которых они могут поворачиваться, параллельными стержню 15A, связывают этот последний с подвесной пластиной 6. Более точно, шатуны 19A охватывают стержень кручения 15A вблизи соответствующих его концов 15A1, входящих в указанные подшипники, а шатуны 19B установлены с помощью соответствующих пальцев шарнира 19Д, параллельных пальцам 19C, в отверстиях кронштейнов 20, крепящихся к подвесной пластине. Кроме того, шатуны 19A располагаются параллельно оси крена X-X, а шатуны 19B параллельно вертикальной оси Z-Z, так что шатуны 19A и 19B образуют колено с прямым углом.

Очевидно, что при подобной конструкции стрежня кручения 15A в сочетании с двумя парами шатунов 19A, 19 B угловое смещение (поворот) подвесной пластины с оборудованием относительно оси крена X-X по отношению к неподвижной пластине, жестко связанной с вертолетом, не допускается и поглощается стержнем кручения 15A.

Таким же образом противотангажный стержень кручения 15B, например, располагается на расстоянии от оси крена X-X, параллельно ей, и перпендикулярно оси тангажа Y-Y, симметрично по обе стороны от нее. Концы 16B1 стержня кручения 15B установлены в самоустанавливающихся подшипниках скольжения 18, крепящихся, как и в предыдущем случае, к нижней пластине 5, причем в данном случае также предусмотрены два пары 19 небольших шатунов 19A, 19B, аналогичных предыдущим. Здесь также два шатуна 19A, ближайшие к соответствующим концам 15B1 стержня направлены параллельно оси тангажа Y-Y, в то время как два другие шатуна 19B направлены параллельно вертикальной оси Z-Z, и связаны через пальцы шарнира 19Д с помощью кронштейнов 20 с верхней подвесной пластиной 6. Благодаря этому линейное перемещение по оси Y-Y шатунов способно преобразовываться в упругое кручение стержня 15B1 вокруг своей оси, воспроизводящее угловое отклонение по оси тангажа Y-Y.

Наконец работающий на кручение стержень, препятствующий вертикальному смещению 15C, располагается в задней части 4B устройства, перпендикулярно и симметрично по отношению к вертикальной оси Z-Z. Концы 15C1 этого стержня установлены в самоустанавливающихся подшипниках скольжения 18, укрепленных на нижней пластине 5 устройства. Две пары 19 небольших шатунов 19A и 19B, идентичные предыдущим, обеспечивают связь стержня с верхней пластиной 6. Более точно, направление шатунов 19A, связанных со стержнем 15C у его концов 15C1, параллельно оси рысканья Z-Z, а направление шатунов 19B, шарнирно связанных с шатунами 19A через палец шарнира 19C, вокруг которого они поворачиваются, параллельно оси крена X-X. Линейное перемещение по оси X-X вдоль шатунов 19B при этом возможно и оно преобразовывается шатунами 19A в упругое кручение стержня 15C, что препятствует угловому смещению относительно вертикальной оси.

Таким образом, очевидно, что каковы бы ни были различные загрузки (вибрации, перегрузки и т.р.), устройство подвески 4 согласно изобретению позволяет их уменьшить благодаря демпфирующим элементам 14 в виде металлических петель, учитывающих линейные перемещения вдоль трех осей, и стержням кручения 15, сопротивляющимся поворотам вокруг указанных осей, для стабилизирования оптимальным образом установленное на борту оборудование, связанное с подвесной пластиной, по отношению к конструкции вертолета. Таким образом, улучшается устойчивость изображения визирного прибора (оборудования), комфорт оператора и надежность оборудования благодаря средствам подвески устройства, воздействующим на нужные спектры вибрационных колебаний. Кроме того, выполнение устройства в виде модуля позволяет ему нести оборудование разных типов и делает его адаптируемым к любому типу вертолетов без значительного изменения их конструкции.

Формула изобретения

1. Устройство подвески, связывающее бортовое оборудование с конструкцией летательного аппарата, в частности винтокрылого летательного аппарата, содержащее первый и второй элементы, выполненные с возможностью фиксации, соответственно, на бортовом оборудовании и конструкции летательного аппарата, и средства подвески, располагаемые между указанными элементами с возможностью действия по трем осям отсчета - оси бокового крена, оси тангажа и вертикальной оси указанного летательного аппарата, для поглощения линейных смещений вдоль указанных осей, а также угловых смещений относительно этих трех осей отсчета, отличающееся тем, что указанные первые и второй элементы выполнены в виде пластин, располагаемых параллельно друг другу в плоскости, образованной осями бокового крена и тангажа летательного аппарата с образованием модуля с указанными средствами подвески, причем средства подвески содержат демпфирующие элементы, каждый из которых связан с указанными первым и вторым элементами и выполнен с возможностью поглощать линейные смещения вдоль указанных осей, и упругие органы подвески, отделенные от демпфирующих элементов, связанные, соответственно, с первым и со вторым элементами и выполненные с возможностью поглощать угловые смещения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первый и второй элементы, между которыми предусмотрены демпфирующие элементы и упругие органы подвески, связаны между собой по периметру боковым гибким уплотнением, а на наружных сторонах первого и второго элементов предусмотрены уплотнения, обеспечивающие с помощью крепежных средств герметичную связь между наружными сторонами элементов и, соответственно, конкструкцией летательного аппарата и оборудованием.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что демпфирующие элементы представляют собой множество замкнутых петель, располагающихся в плоскостях, перпендикулярных плоскости, определяемой указанными осями бокового крена и тангажа, и равномерно распределенных по окружности вокруг оси рысканья указанного летательного аппарата.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что петли имеют продолговатую форму, большая ось которых наклонена под углом, по существу, в 45^o к плоскости указанных первого и второго элементов так, что все оси сходятся в направлении к конструкции указанного летательного аппарата.

5. Устройство по пп.3 или 4, отличающееся тем, что петли представляющие собой указанные демпфирующие элементы, выполнены из металлического материала в виде тросов.

6. Устройство по пп. 4 или 5, отличающееся тем, что петли расположены вблизи краев указанных элементов в виде пластин, и каждая петля крепится соответственно к соответствующим пластинам болтами, расположенными, по существу, по малой оси продолговатой петли.

7. Устройство по любому из пп.1 - 6, отличающееся тем, что упругие органы подвески содержат стержни кручения, расположенные с возможностью препятствования угловым отклонениям относительно трех осей отсчета указанного летательного аппарата.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что три стержня кручения - противокреновый, противотанганажный и стержень, препятствующий повороту вокруг вертикальной оси, предусмотрены для действия в направлении, соответственно, вокруг трех осей отсчета, при этом стержни кручения располагаются, по существу, в одной и той же плоскости, параллельной плоскости, образованной осями крена и тангажа указанного летательного аппарата, и каждый из них расположен перпендикулярно соответствующей оси отсчета летательного аппарата так, что концы стержня располагаются на одинаковом расстоянии от этой оси.

9. Устройство по пп.7 или 8, отличающееся тем, что каждый из указанных стержней кручения связан, с одной стороны, с первым элементом, укрепленным на конструкции летательного аппарата с помощью подшипниковой опоры, в которой установлены концы стержня, и, с другой стороны, со вторым элементом, несущим оборудование, с помощью двух комплектов из двух шарнирно связанных между собой малых шатунов, одни из которых размещены на каждом стержне вблизи его концов и направлены параллельно соответствующей оси отсчета, тогда как другие шатуны шарнирно связаны с кронштейнами, прикрепленными к подвесному элементу, и расположены в перпендикулярном направлении по отношению к указанной оси.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4