PL236089B1 - Układ awaryjnego lądowania statku powietrznego - Google Patents

Abstract

Układ awaryjnego lądowania statku powietrznego, gdzie pod kadłubem (1) statku powietrznego umocowana jest co najmniej jedna jedno- lub wielokomorowa poduszka powietrzna (2), zabezpieczona od spodu sztywną obudową (3), która w momencie, gdy poduszka powietrzna (2) jest pusta, przylega do kadłuba (1) statku powietrznego, a po napełnieniu poduszki (2) stanowi płozę, na której statek powietrzny osiada na lądzie albo wodzie, przy czym poduszka powietrzna (2) jest napełniana powietrzem atmosferycznym pobranym z otoczenia przez co najmniej jedną czerpnię powietrza (8), połączoną z co najmniej jednym zaworem jednokierunkowym (7). Układ umożliwia awaryjne lądowanie, w szczególności na wodzie, a także start z wody.

Description

Opis wynalazku

Układ awaryjnego lądowania statku powietrznego przeznaczony w szczególności do stosowania w wiatrakowcach (żyrokopterach), helikopterach lub samolotach.

Dotychczasowe wynalazki umożliwiające bezpieczne lądowanie na wodzie i bazujące na poduszkach powietrznych nie zakładały możliwości bezproblemowego automatycznego składania systemu.

Ze zgłoszenia patentowego numer GB2440320 jest znana konstrukcja wiatrakowca dostosowanego do pływania po powierzchni wody, przeznaczonego do transportu jako amfibia. Wiatrakowiec jest zaopatrzony w system bocznych pływaków umieszczonych na dostosowanych do ich utrzymywania wysięgnikach, poniżej kadłuba wiatrakowca.

Ze zgłoszenia patentowego PL406695 znany jest system bezpieczeństwa w postaci poduszki lub poduszek powietrznych biegnących wzdłuż wiatrakowca pod kadłubem i belkami ogonowymi, zaopatrzonych w okolicy zawieszenia głównego w boczne poduszki, skonstruowane ta, że stanowią podparcie zawieszenia głównego przy lądowaniu na wodzie i na lądzie.

Ze zgłoszenia patentowego CN104443414 znane jest urządzenie zapewniające bezpieczne lądowanie. Urządzenie składa się z balonów na gaz, pojemników z gazem oraz z kontrolera elektrycznego zapłonu. Balony są zainstalowane pod dziobem helikoptera, pod kadłubem helikoptera, na kadłubie helikoptera i na ogonie helikoptera. Pojemniki z gazem umocowane są wewnątrz dziobu helikoptera, wewnątrz kadłuba helikoptera i w ogonie helikoptera. Kontroler elektrycznego zapłonu jest zamontowany w kabinie. W przypadku awarii naciska się guzik zapłonu bądź kontroler elektrycznego zapłonu jest zdalnie uruchamiany przez zdalne sterowanie oraz czujnik wysokości, tak że pojemniki z gazem są uruchamiane, a balony są rozkładane i wypełniane gazem. Dzięki temu helikopter bezpiecznie ląduje na ziemi czy wodzie.

Układ awaryjnego lądowania statku powietrznego według wynalazku charakteryzuje się tym, że pod kadłubem statku powietrznego umocowana jest co najmniej jedna jedno - lub wielokomorowa poduszka powietrzna, zabezpieczona od spodu sztywną obudową, która w momencie gdy poduszka powietrzna jest pusta przylega do kadłuba statku powietrznego, a po napełnieniu poduszki stanowi płozę, na której statek powietrzny osiada na lądzie albo wodzie, przy czym poduszka powietrzna jest napełniana powietrzem atmosferycznym pobranym z otoczenia przez co najmniej jedną czerpnię powietrza połączoną z co najmniej jednym zaworem. Pod pojęciem „sztywna obudowa” rozumie się wykonaną ze sztywnego materiału, na przykład kompozytu, płytę pasującą kształtem do dna kadłuba statku powietrznego, która po złożeniu poduszki powietrznej ściśle przylega do dna kadłuba statku powietrznego stanowiąc jego drugie dno, dzięki czemu w trakcie lotu nie powstają dodatkowe opory powietrza. Czerpnia powietrza atmosferycznego jest połączona z poduszką powietrzną. Może być zamontowana wraz z zaworem bezpośrednio w poduszce, bądź może wraz z zaworem stanowić element kadłuba statku powietrznego i być połączona z poduszką rurką lub systemem rurek doprowadzających powietrze.

Dookoła obudowy umieszczone są balony powietrzne napełniane gazem lub mieszaniną gazów, w tym powietrzem atmosferycznym z pojemnika ciśnieniowego albo za pomocą pompy, które po napełnieniu stanowią boczne ściany poduszki powietrznej lub jej stelaż. Balony umieszczone wokół obudowy mogą mieć kształt przypominający rury, które po napełnieniu gazem stają się pałąkami rozkładającymi poduszkę powietrzną i utrzymującymi jej sztywność. W przypadku zastosowania balonów powietrznych nie jest konieczne stosowanie siłownika do otwierania obudowy. Pod pojęciem balony powietrzne należy rozumieć także wydzielone komory poduszki powietrznej umieszczone wzdłużnie z jej prawego i lewego boku, które po napełnieniu stanowią ściany środkowej komory wypełnionej powietrzem atmosferycznym.

Układ jest wyposażony w pompę. Może to być pompa z turbiną zasilaną silnikiem elektrycznym.

Pomiędzy obudową a kadłubem statku umieszczony jest co najmniej jeden siłownik, który otwiera obudowę i rozkłada poduszkę powietrzną. Siłownik służy także do złożenia obudowy i poduszki w sytuacji, gdy statek powietrzny po lądowaniu z wykorzystaniem układu ma ponownie wystartować.

Poduszka jest połączona z pompą odsysającą powietrze.

Czerpnia powietrza jest wyposażona w zwężkę Venturiego.

Zwężka Venturiego posiada zamykany koniec oraz boczny kanał doprowadzający powietrze do poduszki powietrznej.

Czerpnia powietrza jest umieszczona w górnej części kadłuba statku powietrznego.

Układ jest wyposażony w dodatkowe urządzenia stabilizujące statek powietrzny na podłożu.

PL 236 089 B1

Po bokach kadłuba statku powietrznego, w szczególności pod skrzydłami lub obok kół podwozia, umocowane są dodatkowe rozkładane poduszki powietrzne.

Pod ogonem statku powietrznego umocowana jest dodatkowa rozkładana poduszka powietrzna.

Dodatkowe poduszki powietrzne napełniane są gazem albo mieszaniną gazów, w tym powietrzem, z pojemnika ciśnieniowego.

Układ może być sterowany automatycznie lub ręcznie.

Automatyczny system sterowania układu wykorzystuje sygnał z wysokościomierza i czujnika obrotów silnika napędzającego statek powietrzny albo obrotów rotora w przypadku helikoptera.

Boczne ściany poduszki powietrznej połączone są ze sobą mechanizmem umożliwiającym ich złożenie po opróżnieniu poduszki powietrznej z powietrza. Zastosowanie takiego mechanizmu umożliwia złożenie poduszki powietrznej i ponowny start statku powietrznego szczególnie w sytuacji, gdy w układzie nie zamontowano siłownika składającego obudowę. Ten mechanizm może być stosowany także w sytuacji, gdy bocznymi ścianami poduszki powietrznej są balony powietrzne. W takim przypadku przed złożeniem muszą one zostać opróżnione z powietrza.

Ściany poduszki powietrznej połączone są ze co najmniej jedną gumą. Guma bądź gumy ściągają do siebie ściany poduszki powietrznej w miarę jej opróżniania z powietrza.

Przedmiotem wynalazku jest układ bazujący na idei poduszki powietrznej i umożliwiający bezpieczne lądowanie statków powietrznych (wiatrakowców, helikopterów, samolotów, samolotów pasażerskich i innych statków powietrznych) na wodzie i zapobiegający ich tonięciu. Może też wspomagać awaryjne lądowanie statków powietrznych na lądzie. Układ może być złożony w dowolnym momencie. Główna poduszka powietrzna napełniana jest powietrzem pobieranym z atmosfery, zatem do jej napełniania nie jest konieczne stosowanie zbiorników ze sprężonym gazem ani stosowanie pomp. Układ umożliwia także bezpieczny start z wody.

W jednym z wariantów obudowa wraz z poduszką powietrzną tworzą kształt podobny do miecha kowalskiego o odpowiedniej wielkości, zapewniającej - właściwą dla utrzymania masy wiatrakowca na wodzie - siłę wyporu hydrostatycznego, do którego powietrze jest wciągane przez zawór w momencie otwierania miecha. Odpowiedni dobór średnicy (przepustowości) zaworu napełniającego zapewnia właściwą prędkość napełniania miecha. Po wyciągnięciu statku p owietrznego na brzeg możliwe będzie mechaniczne złożenie miecha przy otwartym zaworze upustowym. W alternatywnym rozwiązaniu miech napełniany jest z zaworu gazowego, z którego gaz napełnia tylko konstrukcję nadmuchiwanego pałąka rozciągającego miech. Generalnie: miech napełnia się tylko powietrzem atmosferycznym. Poduszki stabilizujące mogą znajdować się na końcach ewentualnych skrzydeł - hybryda wiatrakowca z samolotem, mały samolot lub na końcu ogona w przypadku śmigłowca. Te poduszki mogą być napełniane gazem bądź można wariantowo przewidzieć wykorzystanie zaworu ze zwężką Venturiego.

Układ składa się z odsuwanej / odchylanej obudowy mieszczącej się w dolnej części kadłuba. Obudowa stanowi jednocześnie „płozę” / „pływak” na której statek powietrzny osiada na wodzie lub lądzie. Obudowa może być jedno - dwu- lub wieloczęściowa i jest połączona przegubowo z przednią częścią kadłuba. Odpowiednio wyprofilowany kształt obudowy może pomagać ponownym starcie statku powietrznego z wody. Kształt obudowy pozwala także na lądowanie na wodzie z ruchem postępowym, co jest ważne w przypadku użycia systemu w samolocie. Pomiędzy obudową a kadłubem rozpięta jest poduszka powietrzna stanowiąca element amortyzujący i jednocześnie zapobiegający tonięciu statku powietrznego w wodzie. Objętość poduszki powietrznej dobrana jest tak aby uniemożliwić zatonięcie statku powietrznego. Poduszka powietrzna stanowi hermetyczny układ posiadający zawory jednokierunkowe umożliwiające napełnienie jej powietrzem oraz późniejsze upuszczenie powietrza. Wytrzymałość poduszki wraz z obudową jest tak dobrana, aby wytrzymała spadek statku powietrznego z wysokości. Poduszka powietrzna napełniana jest powietrzem z otoczenia.

Otwieranie układu może być pneumatyczne - poprzez napełnianie balonów powietrznych umieszczonych dookoła obudowy, napełnianie balonów czynnikiem (sprężonym powietrzem lub innym gazem) ze zbiornika pod ciśnieniem lub pompą. Balony mogą być umieszczone dookoła całej obudowy jak i tylko na jej części. Ich wielkość dobrana jest tak aby otworzyła obudowę do takich rozmiarów poduszki powietrznej jak wynika z założeń.

Otwieranie układu może być mechaniczne - z wykorzystaniem układu z siłownikami. Siłownik może być jeden lub więcej. Tak jak w przypadku układu pneumatycznego siłowniki otwierają obudowę aby poduszka powietrzna osiągnęła zadane rozmiary.

PL 236 089 B1

Aktywacja systemu bezpieczeństwa może być automatyczna, po wykryciu usterki silnika i nadmiernego opadania maszyny lub manualna przez pilota albo innego członka załogi.

Po napełnieniu poduszki powietrznej zawór (jeden lub więcej) utrzymuje powietrze wewnątrz w momencie zetknięcia (uderzenia) statku powietrznego o wodę lub ziemię.

Siłowniki (dodatkowe lub te służące do otwierania układu) mogą służyć do zamykania obudowy i schowania poduszki powietrznej. Do zamykania obudowy wymagane jest wypuszczenie powietrza przez zawór upustowy lub odessanie powietrza z poduszki powietrznej pompą.

System może posiadać układ stabilizujący geometrię i zapewniający sztywność układu: prowadnice, zawiasy itp., a w szczególności dodatkowe poduszki powietrzne stabilizujące ogon lub skrzydła, czy inne elementy podwozia.

Dodatkowym urządzeniem w układzie może być zwężka Venturiego. Może ona służyć do wyciągania powietrza z poduszki powietrznej zgodnie z efektem Venturiego - w zwężce w miejscu przewężenia powstaje podciśnienie. Do tego miejsca jest doprowadzony kanał z poduszki powietrznej. Podczas ruchu statku powietrznego przez kanał powietrze jest odsysane z poduszki powietrznej.

Dodatkowo odpowiednio zbudowana zwężka z zamykanym końcem może być podajnikiem powietrza w momencie napełniania poduszki. Zwężka posiada boczny kanał doprowadzający powietrze do poduszki powietrznej. Po zamknięciu wylotu dyszy powietrze przez kanał prowadzone jest do poduszki.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, gdzie fig. 1 przedstawia wiatrakowiec ze złożoną poduszką powietrzną widok z przodu fig. 2 przedstawia wiatrakowiec ze złożoną poduszką powietrzną widok z boku, fig. 3 przedstawia wiatrakowiec z rozłożoną poduszką powietrzną widok z przodu, fig. 4 przedstawia wiatrakowiec z rozłożoną poduszką powietrzną widok z tyłu, fig. 5 przedstawia wiatrakowiec z rozłożoną poduszką powietrzną widok z boku, fig. 6 przedstawia samolot ze złożoną poduszką powietrzną widok z boku, fig. 7 przedstawia samolot z rozłożoną poduszką powietrzną widok z boku.

P r z y k ł a d 1

Pod kadłubem wiatrakowca 1 umieszczona jest poduszka powietrzna 2 zabezpieczona od spodu obudową 3 dostosowaną kształtem do dna kadłuba, tak by podczas lotu zminimalizować opory powietrza. Obok tylnych kół wiatrakowca 4 umieszczone są dodatkowe poduszki powietrzne 5. Przednia część obudowy 3 jest umocowana pod kadłubem 1 na zawiasach 6. Poduszka powietrzna 2 jest połączona poprzez zawór 7 z czerpnią powietrza 8. Do tego systemu podłączone są dodatkowe zawory 9 pozwalające na regulację ciśnienia oraz pompa 10. Kiedy poduszka powietrzna jest złożona i pusta obudowa niemal ściśle przylega do kadłuba. Wewnątrz kadłuba znajduje się system sterowania 11. Fig. 3 przedstawia wiatrakowiec, gdzie poduszka powietrzna 2 jest napełniona. Obudowa 3 jest opuszczona. Dodatkowe poduszki 5 zostały napełnione z pojemników ciśnieniowych 12.

Na fig. 4 przedstawiono wiatrakowiec wyposażony w balony powietrzne 13 umieszczone wzdłużnie równolegle wobec siebie pod kadłubem wiatrakowca 1, które równocześnie stanowią boczne ścianki poduszki powietrznej 2. Balony powietrzne 13 są ze sobą połączone linami 14 oraz gumą 15 umocowaną na zaczepach 16. Czerpnia powietrza 8 jest wyposażona w zwężkę Venturiego 17. Obudowa 3 stanowiąca drugie dno kadłuba 1 jest wyposażona w siłowniki 18, które służą do składania i otwierania obudowy.

W czasie standardowego lotu obudowa 3 stanowiąca drugie dno kadłuba 1 jest przyczepiona do kadłuba wiatrakowca za pomocą zaczepów zlokalizowanych na krawędziach dna kabiny. Rozkładanie i składanie obudowy i poduszki możliwe jest dzięki zawiasom 6 na podwoziu wiatrakowca. Układ awaryjnego lądowania zasilany jest pneumatycznie przy pomocy: butli ze sprężonym powietrzem 12, pompy 10 zasilanej np. silnikiem elektrycznym oraz dyszy Venturiego 17. Dysza w trybie lotu pozostaje otwarta. Swobodny przepływ powietrza przez wlot umiejscowiony na dachu można wykorzystać do dodatkowego chłodzenia silnika. Zawory poduszek powietrznych 7 i 9 pozostają w pozycji niedrożnej - zamkniętej.

W sytuacji awaryjnego lądowania pilot ręcznie odblokowuje układ bądź następuje automatyczne odblokowanie układu w przypadku odnotowania przez system sterujący gwałtownej utraty wysokości lub zatrzymania rotora helikoptera. Balony powietrzne 13 oraz dodatko we poduszki powietrzne 5 natychmiast zostają napełnione sprężonym gazem z pojemników 12. Obudowa 3 zostaje otwarta. Napełnienie powietrzem poduszki powietrznej 2 jest wspomagane pompą 10 oraz dyszą

PL 236 089 B1

Venturiego 17 w pozycji zamkniętej. Balony powietrzne 13 stanowią boczne ściany poduszki powietrznej 2. Unieruchomione względem siebie balony powietrzne 13 pod kadłubem połączone są (lewa, prawa strona) za pomocą lin 14. Ruch powietrza do poduszki powietrznej 2 odbywa się przez zawór jednokierunkowy 7. Zawór trójdrożny 9 pozostaje zamknięty. Po całkowitym napełnieniu poduszki wiatrakowiec może przystąpić do lądowania na tafli wody.

Układ pozwala także na start, co można osiągnąć dzięki złożeniu poduszki powietrznej 2 po usunięciu z niej powietrza. Balony powietrzne 13 są opróżnione z powietrza i ściągane są za pomocą gum 15 do środka. Powietrze poduszki powietrznej 2 oraz dodatkowych poduszek 5 jest wysysane pompą 10 przez zawory 9 w pozycji otwartej. Całkowicie złożona obudowa 3 osadza się na dnie kabiny dzięki podciśnieniu wytworzonym przez zwężkę (dyszę) Venturiego 17 i pompę 10. Po całkowitym opróżnieniu poduszek powietrznych 2 i 5 obudowa 3 jest zamykana przez siłownik. W przypadku startu z lądu zamknięcie układu powinno nastąpić przed startem wiatrakowca, w przypadku startu z wody całkowite opróżnienie poduszek powietrznych i zamknięcie obudowy jest możliwe dopiero po oderwaniu się od powierzchni wody.

P r z y k ł a d 2

Pod kadłubem samolotu 1A umieszczona jest poduszka powietrzna 2 zabezpieczona od spodu obudową 3 dostosowaną kształtem do dna kadłuba, tak by podczas lotu zminimalizować opory powietrza. Przednia część obudowy 3 jest umocowana pod kadłubem 1 na zawiasach 6. Poduszka powietrzna 2 jest połączona poprzez zawór 7 z czerpnią powietrza 8. Do tego systemu podłączone są dodatkowe zawory 9 pozwalające na regulację ciśnienia oraz pompa 10. Kiedy poduszka powietrzna jest złożona i pusta obudowa niemal ściśle przylega do kadłuba. Fig. 7 przedstawia samolot, gdzie poduszka powietrzna 2 jest napełniona. Obudowa 3 jest opuszczona.

Claims (16)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ awaryjnego lądowania statku powietrznego, znamienny tym, że pod kadłubem (1) statku powietrznego umocowana jest co najmniej jedna jedno- lub wielokomorowa poduszka powietrzna (2), zabezpieczona od spodu sztywną obudową (3), która w momencie, gdy poduszka powietrzna (2) jest pusta, przylega do kadłuba (1) statku powietrznego, a po napełnieniu poduszki (2) stanowi płozę, na której statek powietrzny osiada na lądzie albo wodzie, przy czym poduszka powietrzna (2) jest napełniana powietrzem atmosferycznym pobranym z otoczenia przez co najmniej jedną czerpnię powietrza (8) połączoną z co najmniej jednym zaworem jednokierunkowym (7).
2. 2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że dookoła obudowy (3) umieszczone są balony powietrzne (13) napełniane gazem lub mieszaniną gazów, w tym powietrzem atmosferycznym z pojemnika ciśnieniowego (12) albo za pomocą pompy (10), które po napełnieniu stanowią boczne ściany poduszki powietrznej lub jej stelaż.
3. 3. Układ według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że jest wyposażony w pompę (10).
4. 4. Układ według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że pomiędzy obudową a kadłubem statku umieszczony jest co najmniej jeden siłownik (18), który otwiera obudowę (3) i rozkłada poduszkę powietrzną (2).
5. 5. Układ według dowolnego z poprzedzających zastrz., znamienny tym, że poduszka (2) jest połączona z pompą odsysającą powietrze (10).
6. 6. Układ według dowolnego z poprzedzających zastrz., znamienny tym, że czerpnia powietrzna (8) jest wyposażona w zwężkę Venturiego (17).
7. 7. Układ według zastrz. 6, znamienny tym, że zwężka Venturiego (17) posiada zamykany koniec oraz boczny kanał doprowadzający powietrze do poduszki powietrznej.
8. 8. Układ według zastrz. 6 albo 7, znamienny tym, że czerpnia powietrza (8) jest umieszczona w górnej części kadłuba (1) statku powietrznego.
9. 9. Układ według dowolnego z poprzedzających zastrz., znamienny tym, że jest wyposażony w dodatkowe urządzenia stabilizujące statek powietrzny na podłożu, w szczególności na wodzie.
10. 10. Układ według zastrz. 9, znamienny tym, że po bokach kadłuba statku powietrznego, w szczególności pod skrzydłami lub obok kół podwozia (4), umocowane są dodatkowe rozkładane poduszki powietrzne (5).

    PL 236 089 B1
11. 11. Układ według zastrz. 9 albo 10, znamienny tym, że pod ogonem statku powietrznego umocowana jest dodatkowa rozkładana poduszka powietrzna.
12. 12. Układ według zastrz. 9 albo 10 albo 11, znamienny tym, że dodatkowe poduszki powietrzne (5) napełniane są gazem albo mieszaniną gazów, w tym powietrzem, z pojemnika ciśnieniowego (12).
13. 13. Układ według dowolnego z poprzedzających zastrz., znamienny tym, że jest sterowany automatycznie lub ręcznie.
14. 14. Układ według zastrz. 13, znamienny tym, że automatyczny system sterowania układu (11) wykorzystuje sygnał z wysokościomierza i czujnika obrotów silnika napędzającego statek powietrzny albo obrotów rotora w przypadku helikoptera.
15. 15. Układ według dowolnego z poprzedzających zastrz., znamienny tym, że boczne ściany poduszki powietrznej (2) połączone są ze sobą mechanizmem umożliwiającym ich złożenie po opróżnieniu poduszki powietrznej (2) z powietrza.
16. 16. Układ według zastrz. 15, znamienny tym, że ściany poduszki powietrznej połączone są z co najmniej jedną gumą (15).