Результат интеллектуальной деятельности: Поплавок постоянного давления системы аварийного приводнения летательного аппарата

Изобретение относится к авиации, в частности к системам спасения летательных аппаратов при их аварийной посадке на воду, а именно к устройству поплавков, предназначенных для создания плавучести, достаточной для поддержания летательного аппарата, например вертолета, на поверхности воды.

Система спасения летательного аппарата может содержать две и более пар надувных поплавков, внутренний объем которых разделен на секции эластичными герметичными перегородками. Перегородки в случае разгерметизации одной из секций выгибаются, частично восполняя потерянный объем и позволяя тем самым обеспечить безопасный уровень плавучести поплавка. Наполнение поплавков производится от системы сжатого газа, содержащей баллоны высокого давления с зарядно-выпускными блоками, которые соединены трубопроводами с каждой секцией поплавков.

Известны системы спасения летательных аппаратов при их аварийной посадке на воду, включающие надувные поплавки (патенты: США №3004737, 244-102, 1962 г., ФРГ №3812702, МКИ В64С 25/56, 1989 г., Франции №245546, МКИ В64С 25/56, 1981 г.; патенты России №2001843, МКИ B64D 1/00, 1992 г., №2130405 МКИ В64С 25/56 1997 г., №2123454 МКИ В64С 25/54 1997 г., №2120886 МКИ В64С 25/56 1996 г., №2191139 МКИ В64С 27, В64С 25/56, В64С 25/54 1997 г.).

По технической сущности патент России №2001843, МКИ B64D 1/00 1992 г. (Фиг. 8 позиции 42, 43) выбран в качестве наиболее близкого прототипа.

Общий недостаток устройства поплавков прототипа и поплавков, описанных в других названных патентах, заключается в том, что при выгибании эластичной перегородки в сторону разгерметизированного объема в оставшихся рабочих секциях поплавка существенно падает давление газа. Чем выше степень восполнения объема разгерметизированной секции, тем больше падение давления в оставшихся рабочих секциях, причем наиболее сильное падение давления газа будет в крайних секциях, т.к. процесс восполнения сопровождается увеличением объема только одной рабочей секции.

Факт падения давления газа в оставшихся рабочих секциях поплавка вынуждает вводить в техническое задание на разработку системы требование о минимальном давлении газа в поплавке, которое необходимо обеспечить в случае разгерметизации одной из его секций. Данное требование, например, при степени восполнения объема Δ=1/3 приводит к росту начального избыточного давления в поплавке в 5 раз, а также увеличивает потребный объем аккумуляторов давления на 25%, что по совокупности определяет рост избыточной массы составляющих элементов всей системы аварийного приводнения и снижает ее надежность.

Задачей изобретения является повышение надежности поплавков и обеспечение минимальной массы системы спасения летательных аппаратов при их аварийном приводнении.

Задача изобретения решается тем, что предложено использовать поплавки постоянного давления, которые в случае разгерметизации одной из секций сохраняют рабочее давление газа в оставшихся рабочих секциях.

Полученный технический результат характеризуется следующими существенными признаками:

- с целью сохранения давления газа в поплавке постоянным при разгерметизации одной из секций объемы восполнения, образуемые контуром двухстороннего прогиба внутренних межсекционных перегородок, выделены в отдельные внутренние объемы восполнения, снабженные возможностью наполнения газом одновременно с наполнением всех секций поплавка.

- с целью обеспечения перепада давления между внутренними объемами восполнения и объемами секций достаточного для придания напряженного состояния оболочке объема восполнения, зарядные клапаны каждой секции поплавка снабжены дросселями заданного сопротивления.

На Фиг. 1 показана схема поплавка, состоящего из двух секций и одного внутреннего объема восполнения.

На Фиг. 2 показана схема поплавка, состоящего из трех секций и двух внутренних объемов восполнения.

Устройство поплавка постоянного давления по Фиг. 1, 2 включает:

Оболочку поплавка (1) заданной формы (например, шар, цилиндр или усеченный конус со сферическими или эллиптическим торцами). Левую крайнюю (2), правую крайнюю (3) и среднюю (10) секции поплавка. Выделенные внутренние объемы восполнения (4) с поверхностями перегородок (5) и (6). Впускные клапаны (7) секций (2), (3), (10) поплавка с дросселями (8). Впускные клапаны (9) объемов восполнения (4)

V₁, V₂ и V₃ - соответственно объемы левой крайней, правой крайней и средней секций.

ΔV₂+ΔV₁ - объем восполнения 2-х секционного поплавка.

ΔV₃₂+ΔV₁ и ΔV₃₂+ΔV₁ - объемы восполнения 3-х секционного поплавка.

PV - давление и объем наполнения поплавка.

Устройство поплавка постоянного давления работает следующим образом (Фиг. 1, 2):

В известных поплавках с перегородкой между секциями разгерметизация одной из секций приводит к выдавливанию перегородки давлением герметичных секций в сторону разгерметизированной. Например, на Фиг. 1 разгерметизация секции (3) привела бы к выдавливанию перегородки в положение поверхности (6), а разгерметизация секции (2) к выдавливанию перегородки в положение поверхности (5). Объединив поверхности (5) и (6), получаем общие изолированные внутренние объемы восполнения ΔV₂+ΔV₁ (по Фиг. 1) и ΔV₃₂+ΔV₁ и ΔV₃₂+ΔV₁ (по Фиг. 2). Эти объемы можно наполнять газом одновременно с наполнением объемов секций (2) (3) и (10).

Таким образом, принцип работы поплавка (1) с постоянным рабочим давлением основан на том, что объемы восполнения (4) (Фиг 1, 2), предусмотренные для случая разгерметизации секции V₁ или V₂ или V₃, заполняются и принимают нужную форму заранее в процессе наполнения поплавка газом от аккумуляторов давления. В результате при разгерметизации любой из секций поплавка давление в оставшихся рабочих секциях практически не изменится и будет близко к начальному, т.к. объем восполнения своей формой постоянно сохраняет необходимую конфигурацию поплавка, которую он должен иметь при потере герметичности одной из секций.

Чтобы поверхности (5) и (6) объемов восполнения (4) после полного раскрытия поплавка (1) имели некоторое натяжение, в схемы поплавков (Фиг. 1, 2) включены дроссели (8), которые в процессе наполнения поплавка своим заданным сопротивлением потоку газа создают небольшой перепад давления между объемами секций V₁ (2), V₂ (3), V₃ (10) и объемами восполнения (4).

В 2-х секционном поплавке (Фиг. 1) достаточно иметь один внутренний объем восполнения (4). В 3-х секционном поплавке (Фиг. 2) - два внутренних объема (4). В 4-х секционном - три внутренних объема и т.д.

Предложенное устройство поплавка постоянного давления позволило:

- обеспечить постоянство давление газа в поплавке при разгерметизации одной секции;

- устранить необходимость увеличения начального избыточного давления газа в поплавке, сохранив его потребное значение на уровне начального;

- предотвратить излишнее увеличение массы всей системы;

- повысить надежность и безопасность поплавка при посадке аппарата на воду.

Положительный эффект от применения предлагаемого изобретения подтвержден результатами автономных испытаний полноразмерного макета поплавка системы аварийного приводнения вертолета.