Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVOCORTADOR DE CABO".
A presente invenção refere-se a um dispositivo cortador de cabopara uma aeronave, e mais especificamente uma aeronave do tipo helicópte-ro. A invenção assim encontra-se no campo técnico de cortadores de cabode aeronaves.
Assim, o documento U.S. 1 273 287 forma parte dos fundamen-tos tecnológicos e não parte do campo técnico da invenção. Este documentodescreve um cortador de cabo adequado para ser disposto sobre uma baio-neta e faz uso de somente uma faca articulada de modo a cortar através dosditos cabos.
Os cabos, tais como os cabos telefônicos ou os cabos de eletri-cidade de alta voltagem, constituem um perigo significativo para os helicóp-teros.
Devido aos tipos de missão que estes executam, os helicópterosvoam a baixa altitude e correm o risco a qualquer tempo de entrarem emcolisão com um cabo. Mesmo se o piloto do helicóptero prestar uma atençãoespecífica, continua difícil ver um cabo que tem um diâmetro de 1 centímetro(cm) ou 2 cm, por exemplo.
No voo para frente, o helicóptero assim corre o risco de atingirum cabo. Sob tais circunstâncias, o cabo desliza ao longo da cabine e entãoentra em contato com o mastro de rotor ou então com o trem de pouso, eisto pode levar a uma situação catastrófica.
Deve ser observado que a maioria dos acidentes que ocorremdurante os voos de baixa altitude resultam de um helicóptero colidindo comum cabo suspenso.
Os fabricantes de helicópteros, assim, implementaram dispositi-vos adequados para cortar um cabo enquanto em um voo de modo a prote-ger os seus helicópteros no caso de um acidente.
O documento U.S. 4 407 467 descreve um primeiro dispositivoprovido com uma estrutura na frente do helicóptero, a dita estrutura supor-tando uma pluralidade de cargas explosivas.Quando o helicóptero atinge um cabo, o cabo desliza ao longoda estrutura até este atingir uma carga explosiva que explode ao entrar emcontato com o mesmo, por meio disto cortando através do cabo.
Este primeiro dispositivo atende às necessidades; no entanto,este pode ser perigoso, já que os elementos metálicos poderiam danificar ohelicóptero no momento da explosão.
Além disso, a estrutura de suporte foi descoberta ser pesada,volumosa, e não muito aerodinâmica.
O documento WO 2006/068507 descreve um segundo dispositi-vo para cortar os cabos.
Este segundo dispositivo recomenda utilizar pares de eletrodosmontados sobre a fuselagem para cortar através de um cabo, se existir.
Este segundo dispositivo difere completamente do primeiro dis-positivo, mas este requer uma instalação elétrica reduzida.
Mais ainda, este segundo dispositivo tende a apresentar riscospara o pessoal no solo próximo da aeronave.
O documento U.S. 4 826 103 descreve um terceiro dispositivo.
Este terceiro dispositivo inclui um mordente provido com umaporção superior e uma porção inferior que define um entalhe. Este terceirodispositivo está também provido com uma faca que é posta em movimentopor uma carga explosiva para cortar através de um cabo dentro do entalhe.
A presença de um explosivo torna a utilização deste terceiro dis-positivo difícil ou mesmo perigosa, e também requer uma manutenção que érelativamente limitante.
Finalmente, o documento FR 2 443 309 descreve um quarto dis-positivo para cortar um cabo sob tensão mecânica, o dito dispositivo com-preendendo um par de bordas afiadas estacionárias que cooperam uma coma outra.
Estas duas bordas afiadas estão então dispostas em tal modo aformar um ângulo entre estas que produz um efeito de plano inclinado ouefeito de cunha enquanto também apresentando uma face de corte para umcabo que entra em contato com as ditas bordas afiadas.Este quarto dispositivo é muito eficiente para os cabos de diâme-tro médio, da ordem de 11 milímetros (mm), e/ou adequado para suportaruma força máxima de aproximadamente 80.00 newtons (N).
Similarmente, o quarto dispositivo é eficiente a baixas velocida-des, ficando na faixa de 20 quilômetros por hora (km/h) a 120 km/h, mas éde eficiência limitada a velocidades mais rápidas ou mais lentas que ficamfora da dita faixa.
Um objeto da presente invenção é assim propor um dispositivoadequado para cortar através de um cabo de grande diâmetro, da ordem de20 mm, por exemplo, com isto sendo uma função das dimensões relativasdos vários componentes da inovação. Mais ainda, um objeto da invenção étambém ser eficiente sob condições extremas de velocidade de modo a teruma aplicação eficiente no campo da aviação.
De acordo com a invenção, um dispositivo cortador de cabo paracortar através de um cabo que está em um estado de tensão mecânica estáprovido com um mordente que inclui uma porção superior e uma porção infe-rior que juntas definem um entalhe. O dispositivo está também provido comuma primeira e uma segunda bordas afiadas estacionárias e cooperantesdispostas a uma extremidade a jusante do entalhe de tal modo a formar umângulo entre as duas, de modo a produzir um efeito de plano inclinado ouum efeito de cunha enquanto apresentando uma borda de corte para umcabo que entre em contato com as ditas primeira e segunda bordas afiadas.
O dispositivo é notável pelo fato de que este inclui uma lâminarotativa provida com um corpo que tem lado afilado afiado, o dito corpo sen-do preso a uma das porções do mordente, a sua porção superior ou a suaporção inferior, de modo que o lado afilado fique disposto no entalhe a mon-tante da primeira e da segunda bordas afiadas, isto é, entre a extremidade amontante do entalhe e a primeira e a segunda bordas afiadas.
Deve ser observado que o termo "a montante" e "a jusante" es-tão definidos no presente texto em relação à direção para frente de movi-mento de cabo dentro do entalhe do mordente, um cabo movendo especifi-camente ao longo do entalhe da sua extremidade "a montante" na direçãode sua extremidade "a jusante".
Consequentemente, em um primeiro estágio, um cabo de umdiâmetro adequado começa entrando em contato com o lado afilado da lâ-mina rotativa.
A lâmina rotativa então começa a girar sob a pressão do cabo, oqual assim torna-se comprimido entre a lâmina rotativa e a porção do mor-dente na qual a dita lâmina rotativa não está presa.
Esta passagem do cabo contra a lâmina rotativa pode algumasvezes ser suficiente para cortar através do mesmo. De outro modo, apósgirar através de um certo ângulo, a lâmina rotativa termina por liberar o cabo,o qual continua o seu percurso.
No segundo estágio, o cabo então alcança a primeira e a segun-da bordas afiadas localizadas na extremidade do entalhe. Como o cabo já foiparcialmente mordido pela lâmina rotativa, a primeira e a segunda bordasafiadas podem cortar através do mesmo sem dificuldade.
Assim, a invenção torna possível cortar através de um cabo degrande tamanho, da ordem de 20 mm, por exemplo, sem dificuldade e inde-pendentemente da velocidade para frente da aeronave equipada com o dis-positivo cortador de cabo.
O dispositivo da invenção também inclui uma ou mais das se-guintes características adicionais.
Assim, a primeira e a segunda bordas afiadas estão colocadasdentro do entalhe em linha com a lâmina rotativa de modo que o cabo entreem contato com a primeira e a segunda bordas afiadas após ter estado emcontato com a lâmina rotativa.
Mais ainda, como a lâmina rotativa está presa em uma das por-ções do mordente do dispositivo, pelo menos uma fração do lado afilado dadita lâmina rotativa apresenta um ângulo em relação à superfície deslizanteda outra porção do mordente sobre a qual o cabo está deslizando.
Isto assegura que o cabo faça com que a lâmina rotativa gire.
Por exemplo, o lado afilado então inclui uma zona reta seguidapor uma zona circularmente arqueada, a zona reta estando situada a mon-tante da zona circularmente arqueada.
De modo a otimizar o seu tamanho, o corpo da lâmina rotativapode estar disposto pelo menos em parte dentro de um recuo em uma dasporções do mordente, a porção superior para a porção inferior.
Mais ainda, o corpo está vantajosamente preso em uma dasporções do mordente, por exemplo, por um pino fixador, com o corpo sendoadequado para girar ao redor do mesmo.
Em uma variante da invenção, o corpo projeta em parte paradentro do entalhe de modo a apresentar um obstáculo a montante do ladoafilado da lâmina rotativa adequado para entrar em contato com um cabo.
Um cabo de grande tamanho, por exemplo, tendo um diâmetromaior do que 20 mm, então empurrará a lâmina rotativa através do dito obs-táculo sem ser comprimido.
Opcionalmente, o dispositivo pode também incluir um meio deretorno para a lâmina rotativa, adequado para manter a dita lâmina rotativaem uma posição inicial na ausência de qualquer cabo.
Assim, em repouso, a lâmina rotativa é mantida em uma posiçãoinicial pelo meio de retorno.
Quando um cabo empurra a lâmina rotativa, a lâmina rotativagira e afasta-se de sua posição inicial. Em contraste, quando o cabo nãoestá mais em contato com a lâmina rotativa e está se dirigindo na direção daprimeira e da segunda bordas afiadas, o meio de retorno empurra a lâminarotativa de volta para a sua posição inicial.
Como o corpo está preso em uma das porções do mordente, aporção superior ou a porção inferior, o meio de retorno compreende umamola disposta entre o corpo da lâmina rotativa e a porção do mordente naqual o corpo está preso.
Mais ainda, o dispositivo inclui pelo menos um defletor adequadopara direcionar o cabo para o entalhe do mordente de modo a guiar o cabona direção do dito mordente.
O defletor projeta-se na direção da frente do dispositivo, de mo-do a ser direcionado para a frente da aeronave equipada com a invenção.Vantajosamente, uma borda dianteira do defletor apresenta omeio de corte.
Ao deslizar ao longo do defletor, o cabo é ou cortado ou mordidopelo meio cortador.
O meio cortador pode então compreender uma lâmina estacio-nária, opcionalmente provida com uma borda afiada na forma de ondas queapresentam uma sucessão de projeções e rebaixos.
A invenção e as suas vantagens aparecem em mais detalhesdados como ilustração com referência às figuras acompanhantes, nas quais:
figura 1 é um corte diagramático de um helicóptero equipadocom um dispositivo cortador de cabo;
figura 2 é um corte de um dispositivo cortador de cabo da inven-ção em uma posição inicial; e
figuras 3 a 5 são cortes que explicam como um dispositivo cor-tador de cabo da invenção opera.
Aos elementos presentes em mais do que uma das figuras sãodadas as mesmas referências imutáveis em cada uma delas.
A figura 1 mostra uma aeronave, mais precisamente um helicóp-tero 1, provido com um rotor principal de elevação e propulsão 2 e com umrotor de cauda 3.
O rotor principal 2 é acionado por uma instalação de motor atra-vés de seu mastro de rotor 2'.
O helicóptero 1 também inclui um trem de pouso de esqui 4.
De modo a assegurar que o mastro de rotor 2' e o trem de pouso4 não sejam atingidos por um cabo suspenso 6 durante um voo para frente,o helicóptero 1 está equipado com dois dispositivos cortadores de cabo 10dispostos acima e abaixo de sua cabine 5.
A figura 2 mostra o dispositivo cortador de cabo 10 da invenção.
Este dispositivo 10 para cortar os cabos 6 tem um mordente 30que compreende uma porção superior 31 e uma porção inferior 32 interco-nectadas somente em uma extremidade.
Assim, as porções superior e inferior 31 e 32 definem e circun-dam um entalhe 35.
O entalhe 35 é cego pelo fato de que este apresenta uma extre-midade a montante 35" que está aberta para o exterior, e uma extremidade ajusante 35' que está fechada por uma parede de extremidade. Deve ser ob-servado que a zona Z1 de fixação entre a porção superior 31 e a porção in-ferior 32 representa a extremidade do entalhe 35.
Deve ser observado que o mordente, mostrado diagramatica-mente, apresenta uma porção superior 31 e uma porção inferior 32 que sãodistintas uma da outra, sendo conectadas juntas em uma de suas extremi-dades na zona de fixador Z1. Apesar de tudo, deve ser prontamente com-preendido que as porções superior e inferior podem ser feitas de um únicobloco de material de modo a constituir uma única peça.
De modo a ser capaz de cortar através do cabo 6, o mordentetem uma primeira e uma segunda bordas afiadas 33 e 34 que estão presasrespectivamente nas porções superior e inferior 31 e 32 de modo a apresen-tar um ângulo α entre estas.
Estas primeira e a segunda bordas afiadas projetam-se paradentro do entalhe 35, mais precisamente na extremidade a jusante 35' doentalhe 35, e assim na vizinhança da extremidade do entalhe 35.
De modo a otimizar a primeira e a segunda bordas afiadas 33 e34, a pessoa versada na técnica pode referir à literatura existente, e especi-ficamente à técnica anterior acima descrita.
Além da primeira e da segunda bordas afiadas 33 e 34, o mor-dente 30 do dispositivo cortador de cabo 10 está provido com uma lâminarotativa 50.
Esta lâmina rotativa 50 compreende um corpo 51 que tem umlado afilado 52, isto é, um lado com uma seção afiada.
Consequentemente, o corpo 51 é inserido em um recuo 40 for-mado em uma das porções do mordente 30, isto é, na porção superior 31 domordente 30 na modalidade mostrada na figura 2.
O corpo 51 é então preso na porção superior 31 do mordente 30através de um pino de articulação 56 que passa através da dita porção supe-rior 31 e do dito mordente. Assim, a lâmina rotativa está adequada para girarao redor do eixo geométrico de articulação 56 que estende em uma direçãoY que é substancialmente normal ao entalhe 35, isto é, na direção da espes-sura do mordente.
Pode ser visto que como o corpo 51 da lâmina rotativa 50 estápreso dentro de um recuo 40 na porção superior do mordente 30, o lado afi-Iado 52 está colocado dentro do entalhe 35, pelo menos antes do cabo en-trar em contato com o dispositivo 10, e assim quando a lâmina rotativa estána sua posição inicial como mostrado diagramaticamente na figura 2.
Mais precisamente, a lâmina rotativa 50 está disposta dentro doentalhe 35 a montante da primeira e da segunda bordas afiadas, estas pri-meira e segunda bordas afiadas estando situadas para estender a lâminarotativa 50.
Para manter a lâmina rotativa na sua posição inicial quando nãoexiste nenhum cabo, o mordente 30 inclui um meio de retorno 60.
Este meio de retorno possui uma mola 61 disposta dentro dorecuo 40, cuja mola está presa no corpo 51 da lâmina rotativa e na porçãosuperior 31 do mordente ao qual o corpo 51 está preso.
A mola 61 do meio de retorno exerce uma força sobre o corpo51 para manter a lâmina rotativa 50 na sua posição inicial, isto é, uma posi-ção onde o lado afilado 52 está direcionado para a extremidade a montante35" do entalhe 35 e não na direção da primeira e da segunda bordas afiadas33 e 34.
De modo a otimizar o dispositivo 10, e de modo a garantir queeste opere apropriadamente, pelo menos uma porção do lado afilado 52 dalâmina rotativa 50 apresenta um ângulo em relação à superfície deslizante32' da porção do mordente na qual o corpo 51 da lâmina rotativa não estápreso.
Por exemplo, o lado afilado 52 então apresenta, em sucessãoindo da extremidade a montante 35" do entalhe 35 na direção de sua extre-midade a jusante 35': uma zona reta 53 seguida por uma zona 54 que ésubstancialmente circularmente arqueada.Finalmente, pode ser observado que o corpo 51 projeta-se dorecuo 40 dentro do entalhe 35 de modo que a porção dianteira do lado atila-do constitui um obstáculo 55 a montante do dito lado afilado 52.
O dispositivo cortador de cabo 10 assim possui um mordenteprovido dentro de seu entalhe 35 com uma lâmina rotativa adequada paramorder um cabo, ou realmente para cortar através deste, e então em linhacom esta, a primeira e a segunda bordas afiadas que apresentam um ânguloα entre estas.
Apesar de tudo, de modo a guiar um cabo na direção de seu en-talhe 35, o dispositivo 10 está vantajosamente provido com um defletor 20direcionado para a frente do helicóptero 1.
Assim, o defletor 20 guia um cabo suspenso potência na direçãodo entalhe 35 do mordente 30, de modo que o cabo é cortado.
A presença do meio cortador opcional 21 deve também ser ob-servada, cujo meio está disposto sobre a borda dianteira 20' do defletor. Opropósito deste meio cortador é ou cortar através do cabo ou então mordê-lo, dependendo das características físicas do dito cabo.
Com referência à figura 2, o meio cortador 21 pode ser constituí-do por uma lâmina estacionária, parcialmente recuada dentro de um entalhedo defletor 20 e presa no dito defletor 20 utilizando um meio convencional 25e também provida com uma borda afiada 22. Como uma opção, e com refe-rência à figura 2, esta borda de corte 22 pode compreender uma secessãode rebaixos 23 e projeções 24.
É agora apropriado explicar como o dispositivo 10 opera na pre-sença de um cabo.
Três situações precisam ser distinguidas como uma função dodiâmetro do cabo. Assim, a operação do dispositivo é estudada com um ca-bo de pequeno diâmetro, isto é, um diâmetro de menos de 11 mm, com umcabo de diâmetro médio, isto é, que fica na faixa de 11 mm a 20 mm, e comum cabo de grande diâmetro, isto é, maior do que 20 m, todos estes valoressendo dados como exemplo como uma função das dimensões relativas dosvários componentes da invenção.Qualquer que seja o seu diâmetro, o defletor guia o cabo 6 nadireção do entalhe 35 do mordente. Apesar de tudo, como o defletor inclui omeio cortador 21, o cabo 6 será ou cortado antes deste alcançar o entalhe35, ou então este será mordido.
As figuras 3 a 5 mostram a operação do dispositivo 10, e acimade tudo de seu mordente 30 em associação com um cabo 6 de diâmetromédio.
Uma vez dentro do entalhe 35, o cabo 6 entra em contato com olado afilado 52 da lâmina rotativa 50.
Com referência à figura 3, esta lâmina rotativa 50 sob o impulsodo cabo 6, gira em uma direção anti-horária como representado pela seta F.
A lâmina rotativa 50 então deixa a sua posição inicial diagramaticamentemostrada na figura 2.
A lâmina rotativa 50 então comprime o cabo 6 entre o lado afila-do 52 e a superfície deslizante 32' de um mordente inferior 32. Deve sercompreendido que conforme o cabo 6 avança ao longo do entalhe 35, acompressão do cabo 6 aumenta até um máximo, e então diminui.
Durante este estágio de compressão, a lâmina rotativa 50 cisa-lha o cabo 6 fortemente e até corta através deste.
Com referência à figura 4, se o cabo 6 não for cortado atraves-sado no final do estágio de compressão, este continua o seu deslocamento eportanto não é mais comprimido pela lâmina rotativa 50.
A lâmina rotativa 50 não é mais impulsionada pelo cabo 6 e por-tanto retorna para a sua posição inicial sob o acionamento do meio de retor-no 60 que a força a girar ao redor de seu eixo geométrico de articulação 56na direção horária, como representado pela seta F'.
Com referência à figura 5, o cabo 6 finalmente alcança a primei-ra e a segunda bordas afiadas 33 e 34, as quais podem cortar facilmenteatravés do cabo 6 na medida em que este já foi mordido primeiramente pelomeio cortador do defletor 20, e segunda mente pela lâmina rotativa 50.
Quando o cabo 6 é de pequeno diâmetro, por exemplo, menosdo que 11 mm, uma vez que o cabo 6 está dentro do entalhe 35, este entraem contato com o lado afilado 52 da lâmina rotativa 50, e mais precisamentecom a sua zona circularmente arqueada 52.
Como antes, a lâmina rotativa gira na direção anti-horária. Ape-sar de tudo, dado o seu pequeno diâmetro, a lâmina rotativa não comprime-o, e consequentemente não pode cortar através deste.
No entanto, o cabo 6 continua o seu deslocamento e termina porser cortado pela primeira e a segunda bordas afiadas 33, 34.
Similarmente, quando um cabo de grande diâmetro é apresenta-do dentro do entalhe 35, este atinge o obstáculo 55 da lâmina rotativa 50,isto é, a porção dianteira da lâmina rotativa.
O cabo fará então com que a lâmina rotativa 50 gire sem entrarem contato com o lado afilado 52 da lâmina rotativa 50.
Como antes, o cabo 6 continua o seu deslocamento de modo aser cortado pela primeira e a segunda bordas afiadas 33 e 34.
Finalmente, de modo a prender o dispositivo cortador de cabo 10na estrutura de uma aeronave, a porção inferior 32 do mordente 30 é presana dita estrutura por meios convencionais.
Naturalmente, a presente invenção pode ser sujeita a numero-sas variações quanto à sua implementação. Apesar de diversas modalida-des serem acima descritas, deve ser prontamente compreendido que não éconcebível identificar exaustivamente todas as modalidades possíveis. Enaturalmente possível imaginar substituir qualquer um dos meios descritospor meios equivalentes, sem por meio disto ir além do âmbito da presenteinvenção.