устройство защиты вертолёта при столкновении с воздушными проводами

Формула изобретения

1. Устройство защиты вертолета при столкновении с воздушными проводами, содержащее корпус для закрепления устройства на фюзеляже вертолета, установленный на корпусе резак с направленным по курсу вертолета зевом, по краям последнего выполнены режущие элементы, сходящиеся в направлении хвостовой части вертолета, и отклоняющие провод пластины, скрепленные с корпусом под углом друг к другу, внутренние кромки которых плавно сопряжены с режущими элементами резака, отличающееся тем, что по крайней мере один из режущих элементов резака выполнен поворотным вокруг оси, установленной на корпусе, с возможностью сдавливания провода между режущими элементами по мере смещения его в направлении хвостовой части вертолета.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что режущие элементы резака установлены с возможностью скольжения боковых поверхностей режущих кромок относительно друг друга.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что поворотный режущий элемент резака подпружинен относительно корпуса.

4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что режущие элементы резака выполнены дисковыми.

5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что поверхности режущего элемента резака, образующие между собой режущую кромку, выполнены под углом 70-90°, при этом боковые поверхности расположены в плоскости поворота режущего элемента.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области авиации и может быть использовано для защиты летательного аппарата, например вертолета, при столкновении с воздушными кабелями электросетей, сетей связи и другими воздушными проводами.

Известна система защиты от столкновения с проводами, совмещенная с антенной, которая включает в себя базу для установки этой системы на вертолет; резак, перерезающий провода, установленный на базе, с направленной вперед горловиной; отклоняющее устройство, включающее пластину, выступающую вверх от резака и имеющую переднюю кромку, направленную вверх и вперед от резака для отклонения проводов в горловину резака; а также антенну, содержащую активный элемент в отклоняющем устройстве (Заявка WO 99/38770; PCT/US 99/02014. Система защиты от столкновения с проводами со встроенной антенной. МКИ⁶ B 64 D, 05.08.99). Недостатком известного аналога является то, что для разрезания кабеля требуются значительные усилия, которые необходимы для разрезки кабеля и преодоления сил трения при перемещении кабеля вдоль резака, что увеличивает динамическое воздействие разрезаемого кабеля на фюзеляж вертолета и его системы.

Известно кабелережущее устройство, имеющее корпус с вырезом, по краям которого выполнены две режущие кромки, сходящиеся в направлении к хвостовой части фюзеляжа, которые сходятся под углом 5-10°, образуя равнобедренный треугольник с основанием 50-100 мм. Режущие кромки выполнены в виде отдельных лезвийных элементов, жестко прикрепленных к корпусу, которые в поперечном сечении имеют форму равнобедренного треугольника с углом при вершине 45-75°. Кабелережущее устройство снабжено кабелеотклоняющим устройством, выполненным в виде пластин с кромками, скрепленных с корпусом, причем кромки кабелеотклоняющего устройства плавно сопряжены с режущими кромками кабелережущего устройства. Каждая кромка кабелеотклоняющего устройства выполнена с пазом, в котором жестко закреплено закаленное мелкозубое пильное полотно. (Патент SU №1163802 А. Вертолет. МКИ⁴ В 64 С 27/00. Бюл. №23, 23.06.85). Данное устройство принято за прототип.

Недостатком известного технического решения, принятого за прототип, является то, что кабель в процессе разрушения проходит между режущими кромками расстояние, равное 5-10 своих диаметров. Поэтому процесс разрушения является в большей степени истиранием, чем резанием. При этом импульс от силы преодоления трения, соответственно, в 5-10 раз превышает импульс от силы резания, что создает значительное динамическое воздействие на фюзеляж вертолета и его системы.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является снижение динамического воздействия на фюзеляж вертолета и его системы при столкновении с воздушными кабелями за счет уменьшения составляющих сил трения (или их исключения) при разрезании воздушного кабеля (троса).

Технический эффект, получаемый при установке на вертолет заявляемого устройства, состоит в снижении динамического воздействия на фюзеляж вертолета и его системы при столкновении с воздушными проводами.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве защиты вертолета при столкновении с проводами, содержащем корпус для закрепления устройства на фюзеляже вертолета, установленный на корпусе резак с направленным по курсу вертолета зевом, по краям последнего выполнены режущие элементы, сходящиеся в направлении хвостовой части вертолета, и отклоняющие провод пластины, скрепленные с корпусом под углом друг к другу, внутренние кромки которых плавно сопряжены с режущими элементами резака, согласно предложенному техническому решению:

1) по крайней мере, один из режущих элементов резака выполнен поворотным вокруг оси, установленной на корпусе, с возможностью сдавливания провода между режущими элементами по мере смещения его в направлении хвостовой части вертолета;

2) режущие элементы резака установлены с возможностью скольжения боковых поверхностей режущих кромок относительно друг друга;

3) поворотный режущий элемент резака подпружинен относительно корпуса;

4) режущие элементы резака выполнены дисковыми;

5) поверхности режущего элемента резака, образующие между собой режущую кромку, выполнены под углом 70-90°, при этом боковые поверхности расположены в плоскости поворота режущего элемента.

Приведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности “новизна”.

Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники.

Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками из заявляемого технического решения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности “изобретательский уровень”.

На фиг.1 изображено устройство защиты вертолета при столкновении с воздушными проводами с одним поворотным режущим элементом; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3 - устройство защиты вертолета при столкновении с воздушными проводами с двумя поворотным режущими элементами; на фиг.4 - устройство с двумя дисковыми режущими элементами; на фиг.5 - схема захода провода в резак устройства, первая фаза; на фиг.6 - схема процесса резания провода, вторая фаза; на фиг.7 - схема разрушения провода, третья фаза.

Устройство защиты вертолета при столкновении с воздушными проводами содержит корпус 1 для закрепления устройства на фюзеляже 2 вертолета, установленный на корпусе резак с направленным по курсу вертолета зевом 3, сходящимся в направлении к хвостовой части фюзеляжа под углом =5-10° с основанием 50-100 мм, по краям которого выполнены режущие элементы 4 и 5 и отклоняющие провод пластины 6 и 7 (фиг.1). Режущий элемент 4 выполнен поворотным вокруг оси 8, установленной в корпусе 1, и подпружинен пружиной 9. Поверхности 10 и 11 режущих элементов 4 и 5 выполнены под углом =70-90° к боковым поверхностям 12 и 13, соответственно, и образуют между собой режущие кромки 14, при этом боковые поверхности 12 и 13 расположены в плоскости поворота режущего элемента 4, последний установлен с возможностью скольжения относительно режущего элемента 5 (фиг.2). В варианте устройства с двумя поворотными режущими элементами нижний элемент 5 установлен в корпусе 1 подвижно на оси 15 (фиг.3). В другом варианте устройства режущие элементы 4 и 5 резака выполнены дисковыми (фиг.4).

Устройство защиты вертолета при столкновении с воздушными проводами работает следующим образом.

При столкновении вертолета с воздушным проводом 15 последний захватывается зевом 3 резака и продвигается, скользя по одной из отклоняющих провод 15 пластин 6 или 7 к режущим элементам 4 и 5. С контактом провода 15 с поверхностями 10 и 11 режущих элементов 4 и 5 начинается процесс разрушения кабеля 15 (Фиг.5). В первой фазе разрушения провода 15 по мере смещения его в направлении хвостовой части вертолета под воздействием силы натяжения Q происходит нажим телом провода 15 на поверхности 10 и 11 режущих элементов 4 и 5 с усилием, соответственно, P₁ и Р₃ , в результате эксцентричности приложения силы Q к режущему элементу 4 последний поворачивается вокруг оси 8, усиливая нажим провода 15 на режущий элемент 5 до значения, равного усилию резанию F. Во второй фазе происходит собственно сам процесс разрушения провода 15, при котором происходит сдвиг материала провода 15 режущими кромками 14 с силой резания F_max в плоскости боковых поверхностей 12 и 13 в направлении силы натяжения Q под воздействием сил P_1max и P_2max, полученной за счет поворота вокруг оси 8 режущего элемента 4 (Фиг.6). В третьей фазе происходит окончательное разрушение (разрыв) оставшейся части сечения провода 15 (Фиг.7). После разрыва провода и снятия усилия Q с подвижного режущего элемента 4 последний возвращается в исходное положение под воздействием возвратной пружины 9.

В варианте с двумя поворотными режущими элементами процесс резания происходит под воздействием поворотных режущих элементов 4 и 5, поворачивающихся, соответственно, вокруг осей 8 и 16 под воздействием силы Q, создаваемой натяжением провода 15. Аналогичный процесс происходит в устройстве с дисковыми режущими элементами.

По данному изобретению разработана конструкторская документация, изготовлен и испытан опытный образец устройства защиты вертолета при столкновении с проводами с одним поворотным режущим элементом.