устройство для ориентации буксируемого тела

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОРИЕНТАЦИИ БУКСИРУЕМОГО ТЕЛА, содержащее расположенный на буксируемом теле привод, связанный с одной стороны с механизмом изменения углового положения буксируемого тела, а с другой стороны - с блоком управления приводом, и соединенный с буксируемым телом буксировочный канат, отличающееся тем, что, с целью повышения безопасности, расширения эксплуатационных характеристик и повышения удобства в пользовании, оно снабжено подвесной системой, при этом механизм изменения углового положения буксируемого тела выполнен в виде размещенной сверху него платформы с роликами, расположенными симметрично относительно платформы и продольной плоскости буксируемого тела в направляющих, которые размещены в буксируемом теле параллельно его продольной оси, причем привод соединен с платформой, а подвесная система связана с одной стороны с буксировочным канатом, а с другой стороны - с платформой.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что подвесная система выполнена в виде вертлюга и четырех строп, попарно размещенных в продольной и поперечной плоскостях буксируемого тела, причем буксировочный канат связан с платформой через вертлюг и стропы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к конструкции устройств, буксируемых на гибкой связи, и может быть использовано для ориентации буксируемых тел в пространстве с целью, например, изменения положения измерительной оси аппаратуры, размещенной в буксируемом теле, и т. п.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для ориентации буксируемого тела, содержащее расположенный на буксируемом теле привод, связанный с одной стороны с механизмом изменения углового положения буксируемого тела, выполненным в виде расфиксатора участка буксировочного каната вблизи буксируемого тела, а с другой стороны - с блоком управления приводом, и соединенный с буксировщиком и буксируемым телом буксировочный канат (см. патент ФРГ N 1456132, НКИ 62 С, 30/20, 1972 ).

Недостатками данного устройства являются низкая безопасность из-за невозможности обеспечения угловой ориентации буксируемого тела в продольной плоскости в широком диапазоне скоростей буксировки ввиду наличия неустойчивого движения буксируемого тела, связанного с перемещением точки крепления буксировочного каната к буксируемому телу относительно его центра масс, дискретное изменение углового положения буксируемого тела по углу тангажа с одного значения на другое на фиксированной скорости буксировки, соответствующее двум точкам возможного расположения гибкой связи на буксируемом теле (крепление за нос и над центром масс буксируемого тела) в одном полете и недостаточное удобство пользования, обусловленное невозможностью многократного изменения углового положения буксируемого тела в одном полете.

Целью изобретения является повышение безопасности при ориентации буксируемого тела за счет повышения его устойчивости, расширение эксплуатационных характеристик за счет расширения диапазона углового отклонения буксируемого тела и повышение удобства пользования за счет возможности многократного изменения углового положения буксируемого тела в одном полете.

Цель достигается тем, что устройство для ориентации буксируемого тела, содержащее расположенный на буксируемом теле привод, связанный с одной стороны с механизмом изменения углового положения, а с другой стороны - с блоком управления приводом, и соединенный с буксируемым телом буксировочный канат, согласно изобретению, снабжено подвесной системой, при этом механизм изменения углового положения буксируемого тела выполнен в виде размещенной сверху него платформы с роликами, расположенными симметрично относительно платформы и продольной плоскости буксируемого тела в направляющих, которые размещены в буксируемом теле параллельно его продольной оси, причем привод соединен с платформой, а подвесная система связана с одной стороны с буксировочным канатом, а с другой стороны - с платформой.

Кроме того, тем, что подвесная система состоит из вертлюга и четырех строп, попарно размещенных в продольной и поперечной плоскостях буксируемого тела, причем буксировочный канат связан с платформой через вертлюг и стропы.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство общий вид; на фиг. 2 - размещение конструктивных элементов устройства на буксируемом теле.

Устройство для ориентации буксируемого тела (см. фиг. 1, 2) содержит расположенный на буксируемом теле 1 привод 2, связанный с одной стороны с механизмом 3 изменения углового положения буксируемого тела, а с другой стороны - с блоком 4 управления приводом, размещенным, например, на буксировщике 5, и соединенный с буксировщиком 5 и буксируемым телом 1 буксировочный канат 6.

Устройство также снабжено подвесной системой 7.

При этом механизм 3 изменения углового положения буксируемого тела 1 выполнен в виде размещенной сверху него платформы 8 с роликами 9, расположенными симметрично относительно платформы 8 и продольной плоскости буксируемого тела 1 в направляющих 10, которые размещены в буксируемом теле 1 параллельно его продольной оси Х, причем привод 2 соединен с платформой 8, а подвесная система 7 связана с одной стороны с буксировочным канатом 6, а с другой стороны - с платформой 8.

Подвесная система 7 состоит из вертлюга 11, к нижней части которого прикреплены четыре стропы 12-15, попарно размещенные в продольной 12, 13 и поперечной 14, 15 плоскостях, причем буксировочный канат 6 связан с платформой 8 через вертлюг 11 и стропы 12-15.

На торцах платформы 8 закреплены оси 16, на каждой из которых насажены ролики 9 с ребордами.

Платформа 8 связана с приводом 2 посредством штока 17.

Блок 4 управления приводом может быть выполнен в виде тумблера, подающего напряжение от источника питания посредством, например, кабель-троса 6 на привод 2.

Привод 2 может быть выполнен электрическим, гидравлическим, пневматическим и т. д.

Расположение нижней части вертлюга 11 подвесной системы 7, где соединены ветви строп подвесной системы, относительно центра масс буксируемого тела и диапазон изменения углов между ветвями строп подвесной системы в продольной и боковой плоскостях определяются конструктивными соображениями, а именно массовыми, геометрическими и аэродинамическими характеристиками буксируемого тела, требованиями к его устойчивости.

Улучшение характеристик устойчивости буксируемого тела при изменении его углового положения при наличии подвесной системы определяется из следующих соотношений.

Коэффициент момента тангажа буксируемого тела с учетом подвесной системы может быть определен из уравнения моментов для буксируемого тела по формуле

+

При подвеске каната через подвесную систему в точке подвеса (Х_т, Y_т) относительно центра масс буксируемого тела его устойчивость определяется величиной m_Z .

Для упрощения анализа принимаем

sin = , cos = 1.

Тогда из (1) получим путем дифференцирования по углу

m_Z= m_Z- - C(Y_T/b_a) - C_X(X_T/b_a). (2)

Из уравнения (2) следует, что подвесная система улучшает устойчивость буксируемого тела за счет наличия членов уравнения

- - CY_T/b_a-C_XX_T/b_a.

Вертлюг снимает момент кручения от несущего каната и не передает его на буксируемое тело.

В боковой плоскости коэффициент момент рысканья записывается следующим уравнением:

m_y= m_y= m_Y+m_y +m_y^н_н+m_y^x_x

В боковой плоскости буксируемое тело устойчиво при наличии собственной устойчивости, т. е. при m_y < 0.

По крену устойчивость буксируемой системы обеспечивается подвесной системой.

При отклонении буксируемой системы от равновесного состояния по углу крена от веса буксируемого тела создается момент, возвращающий буксируемую систему в исходное положение.

Рассмотрим управление угловым положением буксируемого тела за счет смещения подвесной системы относительно центра масс буксируемого тела, т. е. за счет изменения величины Х_т.

В равновесном состоянии у буксируемого тела

m_z = 0,

т. е. CcbCin(Y_T/ ] +

С учетом принятых допущений

sin = , cos = 1 получим балансировочное значение угла атаки буксируемого тела

m /C/= -m_ZO-m⁽_Z^В)_В+

откуда

)

Как видно из (4), смещая подвесную систему, можно изменять балансировочное значение угла атаки буксируемого тела при улучшении его характеристик устойчивости, что повышает безопасность при управлении угловым положением буксируемого тела, расширении диапазона углов отклонения буксируемого тела в пределах 45^о.

Устройство работает следующим образом.

При буксировке тела 1 и необходимости изменения его углового положения на привод 2 подают напряжение с блока 4 управления. Привод 2 перемещает платформу 8 вместе с подвесной системой 7 в направляющих. При этом положение точки крепления буксировочного каната 6 относительно центра масс буксируемого тела 1 сдвигается в сторону носовой части или хвостовой части буксируемого тела 1 в зависимости от знака управляющего напряжения на обмотках привода 2. Одновременно с перемещением точки крепления буксировочного каната 6 относительно центра масс буксируемого тела 1 возникает продольный момент по углу тангажа, действующий на буксируемое тело 1 от его силы веса. Под действием продольного момента буксируемое тело 1 изменяет свое угловое положение до момента отключения управляющего напряжения с привода 2, шток 17 фиксируется в заданном положении. Буксируемое тело 2 занимает новое балансировочное положение по углу тангажа.

Предложенное устройство для ориентации буксируемого тела позволяет повысить безопасность за счет повышения устойчивости буксируемого тела при изменении его углового положения, расширить эксплуатационные характеристики и повысить удобство пользования за счет увеличения диапазона изменения положения точки подвеса каната к буксируемому телу относительно центра масс в продольной плоскости в одном полете.

Кроме того, создано эффективное средство управления буксируемыми телами для получения продольного момента вокруг центра масс в направлении пикирования и кабрирования в широком диапазоне скоростей буксировки.

К преимуществам предлагаемого устройства относится также возможность изменения по величине момента вокруг центра масс буксируемого тела вне зависимости от скорости буксировки. (56) Патент ФРГ N 1456132, кл. 62 С 30/20, 1972.