Надувное устройство для аварийной плавучести летательного аппарата

Надувное устройство для плавучести летательного аппарата, выполненное с возможностью надувания в случае аварийной посадки на воду, содержит первую надувную камеру (11; 111), выполненную с возможностью надувания от источника газа (9) для перехода из сложенного состояния в надутое состояние, множество вторых надувных камер (21-24; 121-125), каждая из которых способна снабжаться газом, протекающим в первую камеру, через по меньшей мере один подающий канал (31-35). Каждый подающий канал расположен непосредственно в стенке (12), отделяющей первую надувную камеру от соответствующей примыкающей второй надувной камеры. Каждая вторая надувная камера выполнена с возможностью надувания, чтобы переходить из сложенного состояния в надутое состояние. Каждый подающий канал (31-35) содержит обратный клапан (8). Имеется основная оболочка (5), образующая наружную стенку вторых камер в надутом состоянии, а первая камера (11) размещена внутри основной оболочки (5). Изобретение направлено на расширение арсенала технических средств. 12 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к надувным устройствам для аварийной плавучести летательного аппарата. В частности, желательно обеспечить систему плавучести на вертолетах, чтобы в случае посадки на воду, особенно в аварийных условиях, вертолет оставался на плаву и тем самым предотвращалось его опускание на дно и/или опрокидывание.

Предшествующий уровень техники

Существует необходимость в обеспечении вертолетов системой плавучести. Такая система плавучести, как правило, представляет собой надувную систему, которая приводится в действие только при необходимости, а в остальное время, то есть при нормальных условиях эксплуатации, надувная система не надувается и должна занимать как можно меньше пространства. Также вес системы должен быть как можно меньше.

Такие надувные системы известны из документов US 4655415 или US 4165059. Помимо средств обеспечения плавучести летательного аппарата, может иметься плот для эвакуации людей.

Обычно в спасательных средствах обеспечения плавучести летательного аппарата имеется несколько отсеков, в каждый из которых независимо подается газ от источника газа через специальный трубопровод, благодаря чему достигается некоторая избыточность.

В представленной выше перспективе необходимо создать новые решения для улучшения общего компромисса в отношении веса и занятого объема в сдутом состоянии в зависимости от варианта выполнения после развертывания и/или надувания.

Раскрытие изобретения

В соответствии с первым общим аспектом изобретения раскрывается надувное устройство для плавучести летательного аппарата, выполненное с возможностью надувания в случае аварийной посадки на воду, причем устройство содержит:

первую надувную камеру, выполненную с возможностью надувания из источника газа, для перехода из сложенного состояния в заданное надутое состояние,

множество вторых надувных камер, каждая из которых снабжаться газом, протекающим в первую камеру, по меньшей мере, через один подающий канал, причем каждая вторая надувная камера выполнена с возможностью надувания, чтобы переходить из сложенного состояния в надутое состояние, причем по меньшей мере один подающий канал содержит обратный клапан

Благодаря такому расположению для питания всего устройства через первую надувную камеру требуется только один трубопровод, что позволяет избежать использования других трубопроводов для снабжения вторых камер.

Следует отметить, что так называемые «вторые камеры» составляют здесь основные единицы плавучести (по-другому называемые плавучие эластичные баллоны или мешки) устройства.

Понятие «первая камера» обозначает здесь надувной эластичный баллон, который предпочтительно является единственным, соединенным с источником газа. «Первая камера» также может участвовать в создании общей плавучести, но в большинстве предложенных вариантов осуществления изобретения в гораздо меньшей степени, чем вторые камеры.

И первая, и вторая камеры изготовлены из эластичной воздухонепроницаемой ткани. Эта ткань является тонкой и легкой, то есть ее плотность составляет менее 400 г на м². Эта ткань имеет толщину менее 2 мм, предпочтительно менее 1 мм. Это может быть тканый или нетканый нейлон/полиуретановый состав.

Понятие «сложенное состояние» означает сжатое состояние с минимальным объемом, достижимое в том случае, когда в камерах не остается газа.

Поскольку используется только один питающий трубопровод, устройство может быть упаковано очень эффективным образом, и существует большая гибкость, чтобы предлагать различные небольшие упакованные конфигурации в спущенном состоянии, например, цилиндрическая или в виде параллелепипеда, или в любом желаемом упакованном объеме.

Под термином «газ» следует понимать либо просто воздух, либо, более предпочтительно, конкретный газ или комбинацию газа на основе гелия или азота. Гелий можно рассматривать как оптимизированный выбор из-за его малого веса. Источник газа предназначается для подачи заданного количества газа для надувания первой и второй камер до целевого давления при нормальных условиях окружающей среды (1 бар, 20°C), такое целевое абсолютное давление составляет от 1,05 бар до 1,5 бар, предпочтительно от 1,15 бар до 1,2 бар. С другой стороны, давление надувания определяется как относительное давление, которое может находиться в диапазоне [0,05 бар-0,5 бар].

Следует отметить, что каждый соответствующий обратный клапан обеспечивает прохождение газа из первой камеры в соответствующую вторую камеру и предотвращает прохождение газа из второй камеры в первую камеру. Следовательно, после надувания, если одна вторая камера проколота, другие вторые камеры остаются незатронутыми, будучи защищенными их соответствующими обратными клапанами.

Что касается условия «причем по меньшей мере один подающий канал содержит обратный клапан», следует принимать во внимание, что, если имеется N вторых камер, то количество обратных клапанов составляет, по меньшей мере, (N-1). В случае, когда одна конкретная вторая камера лишена обратного клапана, эта вторая камера по текучей среде соединена с первой камерой, такая первая камера может иметь обратный клапан на своем впускном отверстии.

Каждый подающий канал, снабженный обратным клапаном или не имеющий его, расположен непосредственно в стенке, отделяющей первую камеру от соседней второй камеры.

В предпочтительной конфигурации имеется столько обратных клапанов (то есть N), сколько составляет число N вторых камер.

В соответствии с одним возможным вариантом каждый подающий канал может содержать калиброванное отверстие. Таким образом, соответствующие надувания вторых камер в результате могут следовать заданной скорости потока, и последовательность надувания всего устройства может быть выполнена более предсказуемым и надежным образом. Например, одна вторая камера может быть накачана быстрее, чем другая, чтобы способствовать предпочтительному развертыванию. Предпочтительная последовательность развертывания может зависеть от упакованной конфигурации, когда устройство находится в состоянии покоя до надувания.

В соответствии с одним возможным вариантом первая камера соединена с источником газа под давлением через избирательно управляемый клапан. Источником газа может быть резервуар под давлением (также называемый емкостью) с предварительно определенным количеством газа, такого как азот, гелий или подобный газ. Избирательно управляемый клапан переключается в открытое состояние по сигналу от пилота летательного аппарата или от автоматического аварийного бортового контроллера, что вызывает накачивание камер.

Согласно альтернативному возможному варианту, источником газа может быть химический газогенератор, запускаемый воспламенителем. Этот вариант представляет собой альтернативное облегченное решение для подачи газа в заданном количестве.

Согласно одному предпочтительному аспекту имеется основная оболочка, которая образует внешнюю стенку вторых камер в надутом состоянии, а первая камера расположена внутри основной оболочки. Таким образом, первая камера защищена внутри основной оболочки от опасностей окружающей среды; также впускные отверстия вторых камер (и их обратные клапаны) защищены внутри основной оболочки от опасностей окружающей среды; при этом не существует впускных отверстий, выступающих наружу во вторых камерах.

В соответствии с одним возможным вариантом каждая вторая камера может быть соседней к двум другим соседним вторым камерам. Эта конфигурация оказывается сбалансированной с функциональной симметрией. В случае, если одна вторая камера проколота и спущена, две соседние другие вторые камеры могут выступать внутрь объема, освобожденного спущенной камерой. Предпочтительно, это верно для любой проколотой второй камеры.

В соответствии с одним возможным вариантом, каждая вторая камера отделена от двух соседних вторых камер разделительными стенками, причем каждая вторая камера ограничена радиально снаружи основной оболочкой, с боковых сторон - двумя разделительными стенками и радиально внутри - первой камерой. Это является простой цилиндрической конфигурацией.

В соответствии с одним возможным вариантом, каждая разделительная стенка характеризуется первой кромкой, расположенной радиально внутри, причем указанная первая кромка приклеена к стенке первой камеры, а вторая кромка расположена радиально снаружи, причем упомянутая вторая кромка приклеена к внутренней стороне основной оболочки. Кроме того, два продольных конца разделительной стенки также приклеены к внутренней стороне основной оболочки.

В соответствии с одним возможным вариантом, первая камера является продолговатой и проходит, по существу, в продольном направлении (X).

В соответствии с одним возможным вариантом, разделительные стенки проходят, как правило, вдоль продольного направления (X).

В соответствии с одним из возможных вариантов, первая камера является трубчатой в накачанном состоянии.

После надувания первая камера характеризуется первым объемом в накачанном состоянии, причем указанный первый объем обычно составляет менее 5% от общего объема всех вторых камер в накачанном состоянии. Авторы изобретения достигли типичного соотношения 3% или менее и предпочтительно 1% для первого объема по сравнению с общим объемом всех вторых камер.

В соответствии с одним возможным вариантом, обеспечивается основное впускное отверстие в первой камере, и упомянутое впускное отверстие расположено в осевом положении, а именно на одном осевом конце устройства.

Согласно альтернативному возможному варианту, основное впускное отверстие в первой камере может быть расположено радиально относительно оси протяженности первой камеры.

В соответствии с одним возможным вариантом, каждый из обратных клапанов находится в разных осевых положениях вдоль продольного направления. Это обеспечивает гибкость упаковки и позволяет уменьшить занимаемый объем в большинстве случаев.

В соответствии с одним возможным вариантом, имеются средства крепления для прикрепления узла камер, по меньшей мере, к части рамы летательного аппарата или к части полозкового шасси/колесного шасси. Такими средствами крепления могут быть один или несколько фартуков трапа, строповых устройств, удерживающей сетки или подобных средств, которые могут быть совместимы с любым типом посадочного шасси.

В соответствии с одним возможным вариантом, средства крепления содержат, по меньшей мере, фартук трапа, имеющий концевую прокладку, приклеенную к внешней стороне основной оболочки. Предпочтительно, концевая подушка может быть приклеена к областям по обеим сторонам двух вторых камер.

Согласно альтернативному возможному варианту, средство крепления может содержать сетку, которая, по меньшей мере, частично окружает узел камер.

В соответствии с одним возможным вариантом, вторые камеры расположены одна за другой в продольном направлении X, причем разделительные стенки расположены поперечно, а первая камера расположена в радиально наружном положении. Это формирует традиционную «расположенную в линию» конфигурацию.

В соответствии с одним возможным вариантом, количество (N) камер плавучести (вторых камер) составляет от 3 до 6. Количество камер плавучести можно адаптировать к потребностям изготовителя вертолета и/или задачам, назначенным для вертолета. Требования зависимости и устойчивость к одной или нескольким неисправностям могут диктовать необходимость увеличения количества отсеков/камер плавучести.

В соответствии с одним возможным вариантом, устройство может дополнительно содержать выскакивающую защитную крышку в упакованной конфигурации. Таким образом, надувное устройство является защищенным перед использованием. Крышка снимается под давлением надувания или с помощью взрывания пиротехнического предохранителя.

В соответствии с одним возможным вариантом, устройство может дополнительно содержать продувочные каналы в каждой второй камере для сдувания вторых камер после испытания, и затем продувочные каналы остаются закрытыми в конфигурации с нормальным использованием. Для сдувания после испытания с помощью давления, газ отбирается источником вакуума. Это позволяет проводить процесс испытания до упаковки и доставки в упакованном состоянии.

В соответствии с одним возможным вариантом, может быть определен индекс PDI плотности упаковки, определяемый объемом газа, полученным в надутом состоянии при нормальных условиях, то есть 1 атм внешнего давления при температуре 20°C, разделенным на занятый объем в упакованном состоянии, характеризующийся тем, что PDI составляет, по меньшей мере, 25, обычно около 40, и предпочтительно около 50.

В соответствии со вторым аспектом изобретения, который рассматривается, как возможно независимый от первого аспекта, раскрытого выше, предлагается надувное устройство для обеспечения плавучести летательного аппарата, выполненное с возможностью надувания в случае аварийной посадки на воду, причем устройство содержит:

множество надувных камер (21-25) плавучести, причем каждая надувная камера плавучести выполнена с возможностью надувания, чтобы переходить из сложенного состояния в надутое состояние, в котором обеспечивается основная оболочка, по существу, цилиндрической формы с продольной осью (X) в надутом состоянии, причем каждая надувная камера плавучести примыкает к двум соседним другим вторым камерам, причем каждая надувная камера (21-25) плавучести отделена от двух соседних надувных камер плавучести с помощью разделительных стенок, расположенных параллельно продольной оси (X).

Каждый отсек/плавучая камера проходит от одного осевого конца к устройству до другого осевого конца к устройству.

Авторы изобретения обнаружили, что эта продольная компоновка обеспечивает лучшее поведение по отношению к тангажу и крену в зависимости от состояния моря в случае прокола в отсеке.

В соответствии с одним возможным вариантом, количество (N) плавучих надувных камер составляет от 3 до 4.

Подача газа может быть обеспечена из центральной трубчатой камеры, как предлагалось выше. Альтернативно, подача газа может быть обеспечена индивидуально от внешних впускных отверстий.

Что касается второго аспекта раскрытия, его можно комбинировать с любой возможной дополнительной особенностью, представленной для первого аспекта раскрытия.

Например, может быть обеспечена основная оболочка, которая образует внешнюю стенку вторых камер в надутом состоянии.

Краткое описание чертежей

Другие особенности и преимущества изобретения вытекают из последующего подробного описания одного из его вариантов осуществления, приведенного в качестве неограничивающего примера, и со ссылками на чертежи.

На фиг. 1 схематично показан винтокрылый летательный аппарат, оснащенный оборудованием для создания плавучести, в соответствии с изобретением, в надутом состоянии, вид в перспективе;

на фиг. 2А - оборудование для создания плавучести в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения, в сдутом упакованном состоянии, вид в перспективе;

на фиг. 2В - оборудование для создания плавучести в соответствии с вариантом осуществления изобретения, в сдутом упакованном состоянии, вид в перспективе;

на фиг. 3 - оборудование для создания плавучести в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения, в надутом состоянии, вид в перспективе;

на фиг. 4 - оборудование для создания плавучести, показанное на фиг. 3, содержащее три камеры для создания плавучести, вид в разрезе;

на фиг. 5 - оборудование для создания плавучести, в соответствии со вторым вариантом осуществления, содержащее четыре камеры для создания плавучести, вид в разрезе;

на фиг. 6 пояснены некоторые особенности распределительной камеры;

на фиг. 7 - обратный клапан, используемый согласно изобретению, вид в разрезе;

на фиг. 8 - блок-схема электрического устройства управления;

на фиг. 9 пояснен третий вариант осуществления изобретения, а именно «расположенная в линию» конфигурация разделения;

на фиг. 10 - другой вариант осуществления изобретения с продольными отсеками, но без центральной распределительной камеры, причем устройство показано в поперечном разрезе.

Варианты осуществления изобретения

На фигурах одинаковыми ссылочными позициями обозначены идентичные или аналогичные элементы. Для ясности некоторые элементы могут быть представлены не в масштабе.

Обзор системы

В контексте изобретения, как показано на фиг. 1, винтокрылый летательный аппарат, такой как вертолет H, снабжен системой 1 поддержания плавучести. Также используется понятие «средство поддержания плавучести». Оно предотвращает опускание на дно летательного аппарата. Система поддержания плавучести прикреплена к, по меньшей мере, части рамы летательного аппарата или к части посадочного шасси LG. Посадочное шасси LG может быть шасси полозкового типа или колесным шасси в зависимости от типа вертолета, но тем не менее не исключаются и другие типы шасси.

Пилот сидит в пассажирском отсеке РС, иначе называемым кабиной экипажа (cockpit). Система поддержания плавучести также может размещаться во внешнем отсеке рядом с пассажирским отсеком или, как правило, во внешнем отсеке, прикрепленном к конструкции летательного аппарата.

В показанном примере имеется четыре надувных устройства, каждое из которых обозначено ссылочной позицией 1, одно в левом переднем углу, одно в правом переднем углу, одно в левом заднем углу и одно в правом заднем углу. Когда воздушное судно плавает в море, в зависимости от состояния моря происходит в большей или меньшей степени перемещение по тангажу и крену, а общая устойчивость летательного аппарата зависит от тяги, создаваемой от силы Архимеда, оказываемой на каждое надувное устройство 1.

В режиме ожидания, а также при надувании, как показано на фиг. 1 и 3, каждое надувное устройство 1 прикреплено к конструкции летательного аппарата с помощью средств 14 крепления, которые будут описаны более подробно далее.

Летательный аппарат H показан со следующей пространственной привязкой: X1 обозначает продольную ось летательного аппарата, Y1 - поперечную ось летательного аппарата, Z1 - вертикальную ось летательного аппарата.

В нормальных условиях каждое надувное устройство 1 расположено в конфигурации с минимальным объемом, в режиме ожидания, и готово к приведению в действие и надуванию. Конфигурация с минимальным объемом иначе называется «упакованной конфигурацией».

В показанном и описанном примере эвакуационный плот не включен в состав системы. Однако в других вариантах осуществления изобретения в систему поддержания плавучести может быть добавлен плот.

Фиг. 2А поясняет упакованную конфигурацию, имеющую, по существу, цилиндрическую форму. Упаковка проходит вдоль продольной оси X на расстояние L2, по существу, соответствующее длине в надутом состоянии. Диаметр упакованной конфигурации, обозначенный D2, обычно составляет от 10 см до 50 см.

Следует принимать во внимание, что продольная ось X надувного устройства 1 не обязательно параллельна продольной оси X1 летательного аппарата. Однако ось X может быть параллельна Y1, Z1 или любому другому направлению.

Надувание надувного устройства 1 достигается с помощью введения газа, поступающего из источника 9 газа. В показанном варианте источником газа является емкость или резервуар 9, расположенный либо в непосредственной близости от камер, которые должны надуваться, либо удаленно в пассажирском отсеке летательного аппарата.

Питающий шланг 7 имеет один конец, соединенный с резервуаром 9, и другой конец, соединенный с впускным отверстием 6 надувного устройства 1. Питающий шланг 7 является гибким, он может быть изготовлен из эластомера.

Источник 9 газа соединен с впускным отверстием 6 надувного устройства через избирательно управляемый клапан 91. В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения управляемый клапан 91 расположен в верхней части резервуара 9, но другие местоположения не исключаются.

В показанном примере резервуар (то есть источник газа) 9 представляет собой резервуар под давлением (также называемый емкостью) с предварительно определенным количеством газа, такого как азот или гелий. Управляемый клапан 91 переходит в открытое состояние по сигналу (поз. 93 на фиг. 8) от пилота летательного аппарата или от автоматического аварийного бортового контроллера (поз. 90 на фиг. 8), основываясь на погружном датчике 96, таким образом, чтобы вызывать надувание надуваемых камер, имеющихся в устройстве, которые описаны далее.

Следует принимать во внимание, что в качестве альтернативы источником газа может быть химический газогенератор, запускаемый воспламенителем, который известен сам по себе.

Фиг. 2В поясняет упрощенный пример упакованной конфигурации, имеющей, по существу, форму параллелепипеда. L3, W3, E3 обозначают размеры по осям X3, Y3, Z3.

Размеры L3 могут составлять от 20 см до 120 см.

Размеры W3 могут составлять от 20 см до 120 см.

Размеры E3 (толщины) могут составлять от 10 см до 50 см.

Практически, упакованный объем задается изготовителем летательного аппарата, а упакованная конфигурация вместе с занятым объемом надувного устройства (устройств) должна удовлетворять и соответствовать доступному объему.

Схема складывания может быть разработана специально в соответствии с доступным пространством для упакованной конфигурации. Схема складывания может быть разработана в соответствии с требуемой последовательностью развертывания/раскрытия.

Расположение надувных камер

В одном варианте осуществления изобретения, поясненном на фиг. 3 и 4, устройство содержит первую надувную камеру 11, расположенную в центре. Устройство выполнено с возможностью надувания от источника 9 газа.

Кроме того, устройство содержит три вторые надувные камеры (коротко - «вторые камеры»), обозначенные соответственно 21, 22, 23. Определяется «узел камер», который включает в себя все надувные камеры, первую камеру 11 и вторые камеры 21, 22, 23.

Имеется основная оболочка 5, образующая наружную стенку вторых камер. Это показано, в частности, в надутом состоянии, но это также верно и для упакованного состояния, хотя и не показано на фигурах.

Следует отметить, что вместо трех количество N вторых надувных камер может быть любым от 2 до 8, поэтому целесообразно использовать поправку «множество вторых надувных камер». Практически предпочтительно, чтобы количество N составляло от 3 до 6, особенно в соответствии с требованиями полетного задания летательного аппарата.

Каждая вторая надувная камера выполнена с возможностью перехода из сложенного состояния в надутое состояние при подаче воздуха.

Каждая вторая надувная камера 21, 22, 23 выполнена с возможностью подачи газа, вытекающего из первой камеры 11, через один подающий канал, обозначенный соответственно позициями 31, 32, 33.

В показанном примере каждый подающий канал 31-33 содержит обратный клапан 8. Каждый подающий канал 31-33 также может содержать калиброванное отверстие 81, которое предпочтительно может быть частью обратного клапана, однако также возможно рассмотрение расположения калиброванного отверстия ниже или выше по ходу потока от обратного клапана.

Более точно, имеется подающий канал 31 из первой камеры в первую камеру из числа вторых камер, обозначенную поз. 21, с обратным клапаном 8. Обратный клапан 8 позволяет проходить газу из первой камеры 11 во вторую камеру 21 и предотвращает прохождение газа из второй камеры 21 в первую камеру 11.

Для второй камеры 22 из числа вторых камер имеется подающий канал 32 из первой камеры во вторую камеру из числа вторых камер, обозначенную поз. 22, с обратным клапаном 8. Обратный клапан 8 позволяет проходить газу из первой камеры 11 во вторую камеру 22 из числа вторых камер, и предотвращает прохождение газа из второй камеры 22 из числа вторых камер в первую камеру 11.

Аналогично для третьей камеры 23 из числа вторых камер имеется подающий канал 33 из первой камеры в третью вторую камеру 23 с обратным клапаном 8. Обратный клапан 8 позволяет проходить газу из первой камеры 11 в третью камеру 23 из числа вторых камер, и предотвращает прохождение газа из третьей камеры 23 из числа вторых камер в первую камеру 11.

Следовательно, после надувания камер, если одна из вторых камер будет проколота, другие вторые камеры останутся неповрежденными, будучи защищенными посредством соответствующих обратных клапанов. Следовательно, для плавучести обеспечивается достаточная избыточность.

Каждая вторая камера 21-23 отделена от двух соседних вторых камер 21-23 разделительными стенками 41, 42, 43. В поперечном сечении каждая вторая камера ограничена радиально снаружи основной оболочкой 5, с боковых сторон - двумя разделительными стенками и радиально внутри - первой камерой. Два продольных конца каждой разделительной стенки соединены с продольными концевыми частями основной оболочки 5, как показано на фиг. 3.

Разделительная стенка 41 отделяет камеру 21 от камеры 22, разделительная стенка 42 отделяет камеру 22 от камеры 23, разделительная стенка 43 отделяет камеру 23 от камеры 21.

Следует отметить в отношении радиального направления R, каждая разделительная стенка проходит в радиальной плоскости, определяемой радиальным направлением R и осью X. С точки зрения поперечного сечения, имеется три сектора, разделенных разделительными стенками, разнесенных на примерно 120°. Вторые камеры 21-23 окружают расположенную центрально меньшую по размеру первую камеру 11.

Каждая разделительная стенка имеет первую кромку 41b, расположенную радиально внутри и приклеенную к стенке 12 первой камеры, и вторую кромку 41а, расположенную радиально снаружи и приклеенную к внутренней стороне основной оболочки (показано только на фиг. 5 для первой камеры 21 из числа вторых камер). Первая и вторая кромки 41b, 41a проходят в основном вдоль продольного направления, с шириной в несколько сантиметров.

Кроме того, два продольных конца разделительной стенки также приклеены к внутренней стороне основной оболочки.

В надутом состоянии узел камер обычно имеет цилиндрическую форму, основная оболочка 5 имеет диаметр D5, первая камера 11 в общем имеет цилиндрическую форму относительно оси, обозначенной как X, и диаметром D1.

Диаметр D1 первой камеры 11 может быть выбран в диапазоне [0-100 мм].

Следовательно, объем VF плавучести можно рассчитать приблизительно с помощью формулы:

VF = ¼⋅π⋅L5⋅(D5)²

VF определяется требованиями плавучести, относящимися к летательному аппарату и нагрузке. Размер летательного аппарата может быть таким же маленьким, как у дрона, и таким же большим, как у тяжелых вертолетов, при этом масса может варьироваться от 1 кг до нескольких тонн. Поэтому диапазон возможных целевых объемов VF очень широк.

VF может быть больше 800 литров, больше 1 м³, больше 1,5 м³, больше 2 м³, больше 3 м³, без исключения еще бóльших объемов.

Для сравнения, если имеется простое складывание вдоль оси X (L2 = L5/2), объем Vp, занимаемый упакованной конфигурацией в варианте, показанном на фиг. 2, равен Vp = ¼⋅π⋅(D2)²⋅L2.

Мы определяем индекс PDI плотности упаковки, определяемый посредством общего объема газа, полученного в надутом состоянии при нормальных условиях (т.е. при 1 атм внешнего давления и температуре 20°C), разделенным на занятый объем в упакованной конфигурации, а именно PDI =VF/Vp.

D2 может быть существенно меньше, чем D5, в одном примере PDI равен 25.

На практике авторы изобретения обнаружили, что PDI составляет по меньшей мере 25, обычно около 40 и предпочтительно около 50.

На практике, в случае больших вертолетов L2 может составлять от 2,5 м до 5 м; а D5 может находиться в диапазоне от 0,8 м до 2 м.

Следует отметить, что первая камера 11 характеризуется первым объемом V1 в надутом состоянии, а общий объем всех вторых камер обозначается как V2. Таким образом, общий объем плавучести составляет VF = V1 + V2.

Первый объем V1 обычно составляет менее 5% от общего объема V2 всех вторых камер в надутом состоянии. Авторы изобретения достигли типичного отношения V1/V2, составляющего 3% или менее, а предпочтительно около 1%.

Как первая, так и вторые камеры изготавливаются из эластичной воздухонепроницаемой ткани. Эта ткань является тонкой и легкой, например, ее плотность составляет менее 400 г на м². Эта ткань имеет толщину менее 2 мм, предпочтительно менее 1 мм. Это может быть тканый или нетканый нейлон/полиуретановый состав. Толщина ткани находится в диапазоне от 0,3 мм до 0,5 мм.

Эта ткань характеризуется низкой линейной растяжимостью. Эта ткань характеризуется хорошей поперечной гибкостью, поэтому ее легко можно сложить. Иначе говоря, камера разворачивается при надувании, но сама ткань расширяется незначительно.

Различные листы такой ткани собирают с помощью процесса склеивания/сборки.

Можно использовать технологию химического клея на основе полиуретановой смеси.

Можно также использовать процесс механической сборки с использованием технологии высокочастотной термосварки (также можно использовать «термосвязывание» или «термическую сварку».

Вариант с четырьмя камерами

Как показано на фиг. 5, вместо трех вторых камер устройство может содержать четыре вторые камеры 21, 22, 23, 24. Далее обсуждаются только основные различия, остальные особенности аналогичны или идентичны описанным выше для конфигурации с тремя отсеками.

Четыре вторых камеры имеют, по существу, одинаковый размер, занимают одинаковый объем и, следовательно, обеспечивают одинаковую плавучесть. В поперечном разрезе в перспективе каждая камера занимает, как правило, одну четверть диска. Вторые камеры 21-24 окружают расположенную центрально меньшую по размеру первую камеру 11.

Имеется канал подачи воздуха, обозначенный поз. 31, из первой камеры 11 во вторую надувную камеру 21, канал подачи воздуха, обозначенный поз. 32, из первой камеры 11 во вторую камеру 22, канал подачи воздуха, обозначенный поз. 33, из первой камеры 11 во вторую камеру 23, канал подачи воздуха, обозначенный поз. 34 из первой камеры 11 во вторую надувную камеру 24.

Разделительная стенка 41 отделяет камеру 21 от камеры 22, разделительная стенка 42 отделяет камеру 22 от камеры 23, разделительная стенка 43 отделяет камеру 23 от камеры 24, разделительная стенка 44 отделяет камеру 24 от камеры 21.

R является радиальным направлением, каждая разделительная стенка проходит в радиальной плоскости, определяемой радиальным направлением R и осью X.

Каналы для газа/обратный клапан/калиброванное отверстие

Как видно из фиг. 6, каждый из проходов расположен в разных осевых положениях P1-P4 вдоль продольного направления. Если точнее, то начиная с левого конца первой камеры, где расположено впускное отверстие, расположен сначала первый канал 31, подающий газ в первую камеру 21 из числа вторых камер из первой камеры 11, направленный вверх, затем дальше вдоль оси X и в другое угловое положение вокруг оси X второго канала 32, снабжающего вторую камеру 22 из числа вторых камер из первой камеры 11, направленного к точке обзора, затем еще дальше вдоль оси X и еще в другом угловом положении вокруг оси X третьего канала 33, снабжающего третью камеру 23 из числа вторых камер из первой камеры 11, направленного вниз, затем еще дальше вдоль оси X и еще в другом угловом положении вокруг оси X четвертого канала 34, снабжающего четвертую камеру 24 из числа вторых камер из первой камеры 11, направленного в противоположную сторону от точки обзора.

Каналы могут быть разнесены друг от друга вдоль оси X с промежуточным расстоянием (P_i-P_i+1) от 5 см до 50 см.

Можно рассмотреть другой тип положений каналов вдоль оси, это обеспечивает гибкость для упаковки и позволяет в большинстве случаев уменьшать занимаемый объем.

Каждый воздушный канал может содержать обратный клапан, который подробно описан далее со ссылкой на фиг. 7.

Обратный клапан содержит корпус 84, клапан 86 и седло 88 клапана. Седло клапана может расположено вместе с корпусом или непосредственно на стенке 12, отделяющей первую камеру от второй камеры.

Также имеется пружина 87 для смещения клапана 86 относительно седла 88 клапана, в результате чего канал закрывается.

Пружина 87 имеет низкую жесткость, в результате чего проход открывается уже при дельта-давлении > 50 мбар (давление в первой камере по меньшей мере на 50 мбар выше, чем давление во второй камере). Это пороговое значение может быть выбрано другим, например, в диапазоне [10 мбар, 100 мбар].

Кроме того, имеется одно или более вентиляционных отверстий 85, позволяющих воздуху поступать во вторую камеру из корпуса 84 клапана. Подающий канал может содержать калиброванное отверстие, образованное либо отверстием 81 на седле клапана, либо вентиляционными отверстиями 85 на задней части корпуса 84 клапана.

Все калиброванные отверстия 81 от первой камеры 11 до вторых камер могут иметь одинаковый размер. Альтернативно, некоторые калиброванные отверстия могут иметь другой размер по сравнению с другими отверстиями. Каждое калиброванное отверстие может быть специально определено по размеру с учетом необходимой схемы развертывания. На практике из общего источника, формируемого первой камерой 11, соответствующие надувания вторых камер могут быть вызваны так, чтобы следовать предварительно определенной скорости потока, при этом последовательность надувания всего устройства можно сделать более предсказуемой и надежной. Например, одна вторая камера может быть накачана быстрее, чем другая, чтобы способствовать предпочтительному способу развертывания. Предпочтительная последовательность развертывания и конкретные размеры отверстий могут зависеть от конфигурации упаковки, когда устройство находится в состоянии покоя до надувания.

Следует отметить, что длина первой камеры может быть меньше общей длины устройства.

В другом аспекте длина первой камеры может быть больше, чем общая длина устройства, и на входном конце может характеризоваться таким закруглением, что впускное отверстие может располагаться не прямо на оси, а скорее в радиальном положении на расстоянии от оси.

Средства крепления

Для прикрепления узла камер, по меньшей мере, к части рамы летательного аппарата или к части посадочного шасси LG обеспечено средство крепления. Согласно одному возможному варианту средства крепления содержат, по меньшей мере, окружающую часть фартука 14 трапа или всего узла камер. Один конец фартука трапа прикрепляется к конструкции летательного аппарата, тогда как другой конец состоит из прокладки, приклеиваемой к основной оболочке. Предпочтительно, прокладка может быть приклеена к области по обеим сторонам от двух вторых камер.

В дополнение или в качестве альтернативы, средство крепления может содержать сетку, подобную структуре в виде рыболовной сети, которая по меньшей мере частично окружает узел камер. Средства крепления позволяют надувным камерам надуваться без помех. Таким образом, для средств крепления подбираются размеры для надутой геометрии узла камер, хотя они собраны в узле камер в спущенном состоянии.

Процесс тестирования перед доставкой

Каждая вторая камера может содержать продувочные каналы 55 для сдувания вторых камер после испытания, при этом продувочные каналы остаются закрытыми в конфигурации с нормальным использованием. На фиг. 4 и 5 представлен только один.

Может потребоваться испытание надувного устройства 1 перед доставкой. Надувание может выполняться как при обычном использовании (то есть через главное впускное отверстие 6), но после этого следует произвести продувку, чтобы вернуть устройство в упакованную конфигурацию. Для этой цели устройство может обеспечиваться продувочными каналами для каждого отсека (то есть для каждой второй камеры).

В соответствии с одной возможностью, может иметься продувочный клапан 55, расположенный на внешней стенке каждой второй камеры. В этом случае можно вручную подключить продувочное устройство, чтобы спустить вторую камеру. После этого продувочный клапан возвращается в свое закрытое состояние покоя, а затем продувочный клапан остается закрытым в нормальной конфигурации использования.

В соответствии с другой возможностью, может иметься продувочный клапан 51, расположенный между каждой второй камерой и первой камерой, как показано пунктирной линией на фиг. 6. Этот продувочный клапан остается закрытым до тех пор, пока в первой камере не создается вакуум. Это будет сделано только специально, и, следовательно, продувка не может произойти во время нормальной конфигурации использования. Этот продувочный клапан может иметь пороговое значение открытия выше, чем у описанных выше обратных клапанов нагнетания воздуха.

Другие варианты

В соответствии с другим вариантом, представленным на фиг. 9, могут обеспечиваться вторые камеры, расположенные одна за другой вдоль продольного направления X, с поперечными разделительными стенками, разделяющими вторые камеры, то есть разделительные стенки проходят перпендикулярно относительно оси X. Кроме того, имеется первая камера 111, которая расположена в радиально наружном положении. Разделительные стенки перпендикулярны продольному направлению X.

Вторые камеры, обозначенные позициями 121-125, расположены на фиг. 9 от дальнего левого конца до дальнего правого конца друг за другом в продольном направлении X. Если более точно, начиная с левого конца находится первый канал 31, снабжающий первую камеру 121 из числа вторых камер из первой камеры 111, затем дальше вдоль оси второй канал 32, снабжающий вторую камеру 122 из числа вторых камер из первой камеры 111, затем еще дальше вдоль оси Х третий канал 33, снабжающий третью камеру 123 из числа вторых камер из первой камеры 111, затем еще дальше по оси X четвертый канал 34, снабжающий четвертую камеру 124 из числа вторых камер из первой камеры 111, затем еще дальше вдоль оси X пятый канал 35, снабжающий пятую камеру 125 из числа вторых камер из первой камеры 111. Здесь следует отметить, что впускное отверстие 6 расположено в продольной средней части первой камеры 111. Также следует отметить, что впускное отверстие 6 может располагаться в другом месте, в частности, на одном конце первой камеры. Также первая камера 111 может иметь один продольный конец с криволинейной формой, то есть первая камера не обязательно является прямой или со строго трубчатой формой.

В соответствии со вторым аспектом раскрытия, представленным на фиг. 10, предлагается надувное устройство, содержащее множество надувных камер 21-24 для создания плавучести, расположенных в общем параллельно продольному направлению X.

Подобно тому, что было описано ранее со ссылкой на фиг. 5, имеется основная оболочка, по существу, цилиндрической формы и продольного направления X в надутом состоянии. Каждая вторая камера 21-24 примыкает к двум соседним другим вторым камерам 21-24, каждая вторая камера 21-24 отделена от двух вторых камер 21-24 разделительными стенками 41-44, которые расположены параллельно продольному направлению.

Каждый отсек/вторая камера проходит от одного осевого конца к устройству до другого осевого конца к устройству.

Следует отметить, что в этом втором аспекте устройство лишено какой-либо центральной камеры. Впускные каналы 31-34 расположены на наружной стенке каждой камеры 21-24. Каждый впускной канал 31-34 соединен с подводящим шлангом и может содержать обратный клапан, предотвращающий обратный поток газа после надувания камер.

1. Надувное устройство для плавучести летательного аппарата, выполненное с возможностью надувания в случае аварийной посадки на воду, содержащее:

первую надувную камеру (11; 111), выполненную с возможностью надувания от источника газа (9) для перехода из сложенного состояния в надутое состояние,

множество вторых надувных камер (21-24; 121-125), каждая из которых способна снабжаться газом, протекающим в первую камеру, через по меньшей мере один подающий канал (31-35), причём каждый подающий канал расположен непосредственно в стенке (12), отделяющей первую надувную камеру от соответствующей примыкающей второй надувной камеры, каждая вторая надувная камера выполнена с возможностью надувания, чтобы переходить из сложенного состояния в надутое состояние, при этом каждый подающий канал (31-35) содержит обратный клапан (8), причем имеется основная оболочка (5), образующая наружную стенку вторых камер в надутом состоянии, а первая камера (11) размещена внутри основной оболочки (5), при этом каждая вторая камера (21-24) примыкает к двум соседним другим вторым камерам (21-24), каждая вторая камера (21-24) отделена от двух соседних вторых камер (21-24) разделительными стенками (41-43), причём каждая вторая камера ограничена радиально снаружи посредством основной оболочки, с боковых сторон – двумя разделительными стенками, и радиально внутри – первой камерой (11).

2. Устройство по п. 1, в котором каждый подающий канал (31-35) содержит калиброванное отверстие (81).

3. Устройство по п. 1, в котором первая камера (11) соединена с источником (9) газа под давлением через избирательно управляемый клапан (91).

4. Устройство по любому из пп. 1-3, в котором первая камера (11) выполнена продолговатой и проходит, по существу, в продольном направлении (Х).

5. Устройство по п. 4, в котором первая камера (11) является трубчатой в надутом состоянии.

6. Устройство по п. 1, в котором в первой камере выполнено основное впускное отверстие (6), расположенное в осевом положении, а именно на одном осевом конце устройства.

7. Устройство по п. 4, в котором каждый из подающих каналов (31-35) находится в разных осевых положениях (P1-P4) вдоль продольного направления.

8. Устройство по п. 1, в котором определен узел камер, как узел из первой и второй камер, причём устройство дополнительно содержит средства крепления для прикрепления узла камер к части рамы летательного аппарата или к части посадочного шасси (LG).

9. Устройство по п. 8, в котором средства крепления содержат, по меньшей мере, фартук (14) трапа, имеющий концевую прокладку, приклеенную к внешней стороне основной оболочки.

10. Устройство по п. 1, в котором количество (N) камер для плавучести составляет от 3 до 6.

11. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее выскакивающую защитную крышку (18) в упакованной конфигурации.

12. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее продувочные каналы (51; 55) на каждой второй камере для сдувания вторых камер после испытания, при этом продувочные каналы остаются закрытыми в конфигурации для нормального использования.

13. Устройство по п. 1, в котором определен индекс PDI плотности упаковки, определенный объёмом газа, полученным в надутом состоянии при нормальных условиях, то есть при 1 атм внешнего давления и температуре 20°С, разделённым на занятый объём в упакованном состоянии, причем PDI составляет, по меньшей мере, 25, обычно около 40 и предпочтительно около 50.