DE69705786T2 - Kufenlandegestell für einen hubschrauber - Google Patents

Kufenlandegestell für einen hubschrauber

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DE69705786T2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C25/00Alighting gear
    • B64C25/32Alighting gear characterised by elements which contact the ground or similar surface 
    • B64C25/52Skis or runners
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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    • B64C25/00Alighting gear
    • B64C25/32Alighting gear characterised by elements which contact the ground or similar surface 
    • B64C2025/325Alighting gear characterised by elements which contact the ground or similar surface  specially adapted for helicopters

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  • Earth Drilling (AREA)
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  • Motorcycle And Bicycle Frame (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Fittings On The Vehicle Exterior For Carrying Loads, And Devices For Holding Or Mounting Articles (AREA)

Description

    GEBIET DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung betrifft ein kufenartiges Landegestänge für Helikopter.
  • STAND DER TECHNIK
  • Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, ein stangenartiges elastisches Element vorzusehen, das ausgelegt ist, um Energie zu absorbieren. Beispielsweise offenbart das französische Patent Nr. 1272208 von Derschmidt ein solches Element, das aus mehreren Komponenten besteht.
  • Auf dem Gebiet von Helikopterkufen ist es bekannt, die Kufe aus einem hohlen, röhrenförmigen Element aufzubauen, das mit den Landestreben des Helikopters verbunden ist. Wegen der Gefahr eines Durchbrechens der Kufen und zu dem Zweck, um einen Teil der Spannung auf Grund des Gewichts des Helikopters über das gesamte röhrenförmige Element zu verteilen, wird gelegentlich eine größere Wanddicke an den oberen und unteren Abschnitten des Elements vorgesehen. Trotzdem zeigen Spannungsuntersuchungen, dass solche aus dem Stand der Technik bekannten Strukturen auf vergleichsweise hohe und ungleichmäßige Belastungen anfällig sind. Eine alternative Maßnahme, um eine solche Belastung zu verringern, bestand im Stand der Technik darin, eine hydraulische Vorrichtung zwischen der Kufe und dem Rahmen des Helikopters vorzusehen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung umfasst eine Kufen für einen Helikopter mit einer Wand, die ein längliches, einstückiges, zylindrisches Rohr und einen Steg aufweist, der sich vertikal längs der Längsachse der Kufe zwischen einem unteren Abschnitt und einem oberen Abschnitt der Wand erstreckt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Erfindung eine solche Kufe, bei der die oberen und die unteren Abschnitte der Wand eine konisch zulaufende Dicke aufweisen, mit Maxima dort, wo der Steg auf die oberen und die unteren Abschnitte trifft und wobei sich die Wandstärke mit einer Winkelverschiebung entlang der Wand weg von der vertikalen Achse des Stegs verkleinert.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Erfindung außerdem einen dickeren Abschnitt entlang von jeder der Seiten des Rohrs.
  • In noch einer weiteren Ausführungsform umfasst die Erfindung außerdem eine Anzahl von horizontalen Elementen, die sich entlang der horizontalen Achse des Rohrs zwischen den Seiten des Rohrs in regelmäßigen Abständen über die gesamte Längsausdehnung des Rohrs erstrecken.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Die Erfindung kann besser unter Bezugnahme auf die nun folgende ausführliche Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen verstanden werden, worin:
  • Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer rohrförmigen Kufe für einen Helikopter gemäß dem Stand der Technik ist;
  • Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer Kufe für einen Helikopter gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist;
  • Fig. 3 eine Querschnittsansicht der Struktur in Fig. I unter einem bestimmten Bodenlastzustand ist, wobei die Spannungsmessungen unter Bezugnahme auf die Tabelle I unten angegeben sind;
  • Fig. 4 eine Querschnittsansicht der Struktur in Fig. 2 unter demselben Lastzustand wie in Fig. 3 ist, wobei die Spannungsmessungen unter Bezugnahme auf die Tabelle I unten angegeben sind;
  • Fig. 5 eine Querschnittsansicht einer Kufe für einen Helikopter gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist;
  • Fig. 6 eine Querschnittsansicht der Struktur in Fig. 1 unter einem bestimmten Seitenlastzustand ist, wobei die Spannungsmessungen unter Bezugnahme auf die nachfolgende Tabelle I angegeben sind;
  • Fig. 7 eine Querschnittsansicht der Struktur in Fig. 2 unter demselben Lastzustand wie in Fig. 6 ist, wobei Spannungsmessungen unter Bezugnahme auf die nachfolgende Tabelle I angegeben sind; und
  • Fig. 8 eine Querschnittsansicht der Struktur in Fig. 5 unter demselben Lastzustand wie in Fig. 6 ist, wobei Spannungsmessungen unter Bezugnahme auf die nachfolgende Tabelle I bezeichnet sind.
  • Bezugnehmend zunächst auf die Fig. 1, ist eine typische Kufe 10 für einen Helikopter gemäß dem Stand der Technik gezeigt. Die Kufe besteht aus einem länglichen Rohr 11. Der obere Abschnitt 12 und der untere Abschnitt 14 des Rohrs sind im Vergleich zu den seitlichen Abschnitten 16 und 18 dicker, so dass die Kufe bei einer Landung seine Unversehrtheit im Wesentlichen bewahren kann, wenn die Kufe bei einer Landung auf Felsen oder spitze Objekte stößt und so dass die Spannungen über die gesamte Kufe zu verteilt werden. Eine solche Struktur gemäß dem Stand der Technik ist jedoch nicht besonders wirksam bei der Verteilung der Spannung, welche die Kufe während einer Landung erfährt. In solchen Fällen ist die Kufe anfällig auf vergleichsweise große Spannungen, insbesondere am unteren Abschnitt 14, und folglich ist sie vergleichsweise anfällig auf ein Durchbohren.
  • Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht einer Kufe gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Kufe besteht aus einem geraden, länglichen, zylindrischen Rohr mit einer Wand 20, die aus einem geeigneten Material hergestellt ist, beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung.
  • Ein vertikaler Steg 22 erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Rohrs entlang der Längsachse des Rohrs zwischen dem oberen Abschnitt 24 und dem unteren Abschnitt 26.
  • Der obere Abschnitt 24 und der untere Abschnitt 26 der Wand umfassen eine allmählich zunehmende und konisch zulaufende Verdickung, die ihr Maximum entlang der vertikalen Achse des Stegs 22 hat, dort wo der Steg auf den oberen und den unteren Abschnitt 24 und 26 trifft, und die Dicke verkleinert sich bei einer Winkelverschiebung entlang der Wand weg von der vertikalen Achse. Der Steg 22 ist vorzugsweise einstückig mit dem verdickten oberen und unteren Abschnitt 24 und 26 ausgebildet, das Prinzip der Erfindung findet jedoch auch Anwendung für den Fall eines einführbaren, stegartigen Stücks, das in das Rohr in ausreichendem Kontakt mit den verdickten Wänden des oberen und unteren Abschnitts eingeführt oder in anderer Weise angeordnet würde, um die durch dieses verlaufenden Spannungen zu verteilen.
  • Dickere Abschnitte 28 und 30 der Wand 20 sind entlang den Seiten des Rohrs vorgesehen. Ohne die Abschnitte 28 und 30 würde die Struktur gemäß Fig. 2 eine um 10% größere Biegungssteifigkeit in vertikaler Richtung und eine um 7,5% kleinere horizontale Biegungssteifigkeit im Vergleich zu der Struktur gemäß Fig. 1 haben. Das Hinzufügen der Abschnitte 28 und 30 sorgt für eine zusätzliche Steifigkeit gegen ein Verbiegen in der horizontalen Ebene. Die Abschnitte 28 und 30 sind auch dafür nützlich, um eine Oberfläche bereitzustellen, um die Querbolzen zu verbinden, die dazu verwendet werden, um die Landestreben mit der Kufe zu verbinden.
  • Testergebnisse einer Spannungssimulation demonstrieren, dass die Struktur gemäß der Erfindung für eine signifikant bessere Verteilung der Spannungen sorgt, die während einer Landung auf die Kufe wirken. Die Ergebnisse solcher Tests für die Strukturen gemäß Fig. 1 und Fig. 2 sind in Fig. 3 bzw. Fig. 4 gemeinsam mit der nachfolgenden Tabelle I dargestellt, in der die Spannungsmessungen für die Stelle bzw. Stellen gezeigt sind, die durch das jeweilige Bezugszeichen bezeichnet ist bzw. sind.
  • Tabelle I Bezugszeichen MPa (Ibs/in²)
  • 100 4068 (590,000)
  • 101 1724 (250,000)
  • 102 621 (90,000)
  • 103 2068 (300,000)
  • 104 62 (9,000)
  • 105 172 (25,000)
  • 106 14 (2,000)
  • 107 276 (40,000)
  • 108 345 (50,000)
  • 109 69 (10,000)
  • 110 758 (110,000)
  • 111 1241 (180,000)
  • 112 1448 (210,000)
  • 113 207 (30,000)
  • 114 448 (65,000)
  • 115 1138 (165,000)
  • 116 724 (105,000)
  • 117 689 (100,000)
  • 118 483 (70,000)
  • 119 248 (36,000)
  • 120 34 (5,000)
  • 121 138 (20,000)
  • In der aus dem Stand der Technik bekannten Struktur gemäß Fig. 1, wenn eine Druckkraft von 2720 kg (6000 lbs.) auf die Unterseite der Kufe über eine Fläche von 9,5 mm · 38 mm (3/8" · 1 1/2") (Fläche A) angelegt wird, treten die größten Spannungen im Bereich der auftretenden Belastung auf und haben eine Größe von etwa 2068 MPa (300.000 Psi). In dem Bereich der Seiten 16 und 18 der Struktur haben die Spannungen eine Größe von etwa 1724 MPa (250.000 Psi). In der Struktur gemäß Fig. 2, wenn dieselbe Belastung auf dieselbe Fläche A angelegt wird, werden die Spannungen in dem Steg 22 verteilt, wobei die maximalen Spannungen eine Größe von etwa 276 MPa (40.000 Psi) aufweisen und in dem Bereich des Stegs selbst auftreten. Man wird es deshalb zu schätzen wissen, dass die Struktur gemäß der Erfindung für erheblich bessere Spannungsverteilungseigenschaften sorgt und gleichzeitig den Widerstand gegen ein Durchbohren der Kufe während der Landung verbessert.
  • Fig. 5 stellt die bevorzugte Ausführungsform der Kufe gemäß der vorliegenden Erfindung dar. In der bevorzugten Ausführungsform verlaufen horizontale Elemente 32 horizontal zwischen den verdickten Abschnitten 28 und 30 der Kufe in gleichmäßigen Abständen über die gesamte Längserstreckung der Kufe. Horizontale Elemente 32 sind vorzugsweise hohle Rohre, die einstückig mit Abschnitten 28 und 30 der Wand ausgebildet sind und die durch geeignete Öffnungen in dem Steg 22 verlaufen.
  • Testergebnisse einer Spannungssimulation demonstrieren, dass die bevorzugte Ausführungsform eine Spannung über die gesamte Struktur besser verteilt als sowohl die bevorzugte Ausführungsform oder die Struktur gemäß dem Stand der Technik, wenn eine seitliche Belastung einwirkt. Die Ergebnisse solcher Tests für die Strukturen gemäß Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 5 sind in Fig. 6, Fig. 7 bzw. Fig. 8 gemeinsam mit Tabelle I dargestellt. In der aus dem Stand der Technik bekannten Struktur gemäß Fig. 1, wenn eine Druckkraft von 1360 kg (3000 lbs.) auf eine der Seitenwände der Kufe über eine Fläche von 15 mm · 64 mm (3/5" · 2 1/2") (Fläche B) angelegt wird, treten die größten Spannungen in dem Bereich auf, wo die Belastung angelegt wird, und haben eine Größe von etwa 1448 MPa (210.000 Psi). Bei der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 2, wenn dieselbe Belastung auf dieselbe Fläche B angelegt wird, haben die maximalen Spannungen eine Größe von etwa 1138 MPa (165.000 Psi) und treten in dem Bereich nahe dem verdickten Abschnitt auf derjenigen Seite auf, auf die die Belastung einwirkt. Bei der bevorzugten Ausführungsform gemäß Fig. 5, wenn dieselbe Belastung auf dieselbe Fläche B wirkt, haben die maximalen Spannungen eine Größe von nur 483 MPa (70.000 Psi) und treten sowohl in dem Bereich nahe dem verdickten Abschnitt auf derjenigen Seite, wo die Belastung anliegt, als auch in dem Bereich des Stegs 20 nahe dem oberen Abschnitt der Wand auf. Man wird es deshalb zu schätzen wissen, dass die Struktur gemäß der bevorzugten Ausführungsform auch erheblich bessere Spannungsverteilungseigenschaften bietet, wenn eine Belastung auf die Seite der Kufe einwirkt.
  • Der Fachmann auf diesem Gebiet wird erkennen, dass bestimmte Varianten der ersten und der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung realisiert werden können, ohne von den Prinzipien der Erfindung, wie sie in Patentanspruch 1 definiert sind, abzuweichen.

Claims (5)

1. Kufe für einen Helikopter, mit einer Wand (20), die eine längliche, im allgemeinen hohle Hülle festlegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (20) ein einheitliches bzw. einstückiges, zylindrisches Rohr festlegt, das einen oberen Abschnitt (24) und einen unteren Abschnitt (26) aufweist, und dass das einheitliche, zylindrische Rohr einen Steg (22) enthält, der sich vertikal entlang der Längsachse und zwischen den vertikalen Scheitelpunkten des Rohrs erstreckt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, außerdem dadurch gekennzeichnet, dass der obere (24) und der untere (26) Abschnitt eine Dicke mit einem Maximum dort aufweist, wo der Steg (22) auf den oberen und den unteren Abschnitt trifft, und dass die Dicke sich allmählich mit einer Winkelverschiebung entlang der Wand (20) weg von der vertikalen Achse des Stegs (22) und mit einer minimalen Dicke bei der 90º-Position und der 270º-Position verkleinert.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, außerdem dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (22) einstückig mit der Wand (20) ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, außerdem dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (20) einen verdickten Abschnitt (28, 30) entlang jeder der Seiten des Rohrs aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, außerdem dadurch gekennzeichnet, dass die Kufe eine Anzahl von horizontalen Elementen (32) umfasst, die sich entlang der horizontalen Achse des Rohrs zwischen den Seiten des Rohrs in regelmäßigen Abständen über die gesamte Längsausdehnung des Rohrs erstrecken.
DE69705786T 1996-03-25 1997-03-21 Kufenlandegestell für einen hubschrauber Expired - Lifetime DE69705786T2 (de)

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US08/622,548 US5735484A (en) 1996-03-25 1996-03-25 Helicopter skid
PCT/CA1997/000194 WO1997035762A1 (en) 1996-03-25 1997-03-21 Helicopter skid

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DE69705786D1 DE69705786D1 (de) 2001-08-30
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DE69705786T Expired - Lifetime DE69705786T2 (de) 1996-03-25 1997-03-21 Kufenlandegestell für einen hubschrauber

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US (1) US5735484A (de)
EP (1) EP0828655B1 (de)
AT (1) ATE203478T1 (de)
AU (1) AU2019697A (de)
CA (1) CA2222184C (de)
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WO (1) WO1997035762A1 (de)

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