PL228673B1 - Mechanizm stabilizujący ruchome lądowisko helikopterów - Google Patents

Description

(21) Numer zgłoszenia: 411005 (51) IntCI.

B64F 1/00 (2006.01) B63B 35/50 (2006.01) B63G 11/00 (2006.01)

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 20.01.2015 (54)

Mechanizm stabilizujący ruchome lądowisko helikopterów

	(73) Uprawniony z patentu:
	POLITECHNIKA KRAKOWSKA
(43) Zgłoszenie ogłoszono:	IM. TADEUSZA KOŚCIUSZKI, Kraków, PL
01.08.2016 BUP 16/16	(72) Twórca(y) wynalazku:
	GRZEGORZ TORA, Kraków, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
30.04.2018 WUP 04/18	(74) Pełnomocnik:
	rzecz, pat. Andrzej Stachowski

co rco co

CM

CM

Q_

PL 228 673 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest mechanizm stabilizujący ruchome lądowisko helikopterów, służący do ograniczania wychyleń płyty lądowiska w czterech stopniach swobody.

Okręty sił zbrojnych oraz jednostki pływające ratownictwa morskiego są często wyposażane w lądowiska helikopterów. Korzystanie z tych lądowisk jest jednak ograniczone przez warunki pogodowe, gdyż w czasie sztormu niskoczęstotliwościowe przechyły okrętu o dużej amplitudzie uniemożliwiają bezpieczne lądowanie helikoptera.

Z literatury fachowej i patentowej znane są rozwiązania dotyczące mechanizmów do stabilizacji ruchomych lądowisk dla helikopterów, które poruszają płytą lądowiska względem kadłuba statku powodując zmniejszenie jej przemieszczeń. Mechanizmy te zaliczane są do aktywnych układów redukujących jednocześnie w niektórych stopniach swobody drgania płyty lądowiska o dużych amplitudach i niskich częstotliwościach. Sygnały sterujące napędami znanych mechanizmów wyznaczane są w czasie rzeczywistym w oparciu o pomiary ruchu podstawy mechanizmu.

W opisie amerykańskiego zgłoszenia patentowego nr US 2010/0224118 ujawniono rozwiązanie ruchomego lądowiska helikopterów, w którym lądowisko może poruszać się w jednym kierunku redukując swoje liniowe przemieszczenia wzdłuż osi albo prostopadle do osi podłużnej statku. Zespół rolek podpierających płytę lądowiska umożliwia jej ruch liniowy. Rozwiązanie to nie kompensuje jednak przechyłów statku i zmiany położenia w pionowym kierunku.

Z hiszpańskiego artykułu: „Robotic Strategies to Assist Pilots in Landing and Takeoff of Helicopters on Ships and Offshore” (adres strony internetowej: http://cdn.intechopen.com/pdfs/12196/lnTech-Robotic_strategies_to_assist_pilots_in_landing_and_takeoff_of_helicopters_on_ships_and_offshore.pdf) znane jest rozwiązanie mechanizmu Gogha-Stewarta, gdzie sześć niezależnie sterowanych siłowników liniowych porusza płytę lądowiska helikopterów umieszczonego na statku. Niedogodnością tego rozwiązania jest ograniczona przestrzeń robocza oraz znaczna liczba napędów.

Mechanizm ruchomego lądowiska helikopterów lub samolotów pionowego startu i lądowania, zwłaszcza dla jednostek pływających, znany z polskiego zgłoszenia patentowego nr P.407136, zawiera dwie podporowe płyty i podporową dźwignię, sprzęgnięte z płytą lądowiska tak, iż podporowa dźwignia jest połączona z jednej strony kulistym przegubem z płytą lądowiska, a z drugiej strony krzyżakowym przegubem z pierwszym liniowym napędem, współpracującym z pierwszą prowadnicą ustaloną względem podstawy, natomiast każda z podporowych płyt jest za pomocą obrotowych przegubów połączona jednocześnie z płytą lądowiska i z liniowymi napędami płyt, przy czym pierwsza podporowa płyta jest obrotowo połączona z drugim liniowym napędem, a druga podporowa płyta jest obrotowo połączona z trzecim liniowym napędem. Wspomniane liniowe napędy współpracują z parą równoległych do siebie i ustalonych względem podstawy mechanizmu prowadnic: drugiej i trzeciej. Ten znany mechanizm pozwala stabilizować płytę lądowiska jedynie w trzech stopniach swobody.

Celem wynalazku jest ograniczenie niegodności występujących w znanych rozwiązaniach poprzez opracowanie mechanizmu o czterech stopniach swobody, który przy sterowaniu jego napędami, porusza płytą lądowiska względem pokładu jednostki pływającej, powodując zmniejszenie jej przemieszczeń w przestrzeni, przy czym konstrukcja mechanizmu pozwala, na jednoczesną redukcję obrotu płyty lądowiska wokół osi podłużnej i poprzecznej okrętu oraz przesunięć poprzecznego i pionowego płyty lądowiska.

Istota rozwiązania polega na tym, że płyta lądowiska stanowi ruchomą platformę poruszaną jednocześnie przez dwie płyty podporowe i dwie dźwignie. Płyty i dźwignie napędzane są przez niezależne napędy liniowe, które poruszają się wzdłuż prowadnic połączonych do podstawy mechanizmu, ustalonej względem jednostki pływającej.

Zgodnie z wynalazkiem, mechanizm stabilizujący ruchome lądowisko helikopterów, zawierający podstawę ustaloną względem jednostki pływającej i ruchomą płytę lądowiska, połączone ze sobą ruchowo napędzanymi ogniwami kinematycznymi, charakteryzuje się tym, że zawiera dwie podporowe płyty i dwie podporowe dźwignie sprzęgnięte z płytą lądowiska tak, iż obie podporowe płyty i pierwsza dźwignia są jedną ich stroną połączone z płytą lądowiska za pomocą trzech krzyżaków, których jedne obrotowe przeguby są współosiowo podłączone do płyty lądowiska, a drugie obrotowe przeguby są połączone z podporowymi płytami i z pierwszą dźwignią natomiast druga dźwignia jest swą jedną stroną połączona z płytą lądowiska przegubem kulistym.

PL 228 673 B1

Z drugiej strony, obie podporowe płyty i pierwsza dźwignia są połączone za pomocą następnych obrotowych przegubów z trzema niezależnymi od siebie napędami liniowymi, które to napędy współpracują ruchem linowym z parą prowadnic, równoległych do siebie i ustalonych względem podstawy mechanizmu.

Pierwsza podporowa płyta jest połączona z pierwszym napędem korzystnie parą obrotowych przegubów, druga podporowa płyta jest połączona z drugim napędem korzystnie parą obrotowych przegubów, a pierwsza dźwignia jest połączona z trzecim napędem korzystnie pojedynczym przegubem obrotowym.

Z kolei druga dźwignia podporowa jest swą drugą stroną połączona z ustaloną względem podstawy mechanizmu trzecią prowadnicą poprzez przynajmniej jeden przegub obrotowy czwartego krzyżaka, przy czym czwarty krzyżak zawiera jednocześnie czwarty liniowy napęd, który przegubem cylindrycznym jest obrotowo i przesuwnie połączony z trzecią prowadnicą ustaloną względem podstawy mechanizmu.

Korzystnie, wszystkie trzy prowadnice są równoległe do siebie, we wszystkich czterech krzyżakach osie ich przegubów obrotowych są parami do siebie prostopadłe, a ponadto zaś osie obrotowych przegubów łączących podporowe płyty i pierwszą podporową dźwignię z ich napędami oraz osie obrotowych przegubów łączących podporowe płyty i pierwszą podporową dźwignię z pierwszym, drugim i trzecim krzyżakiem mechanizmu, są do siebie równoległe. Taka konfiguracja upraszcza konstrukcję mechanizmu i sterowanie jego napędami.

Mechanizm stabilizujący ruchome lądowisko dla helikopterów, stanowiący przedmiot wynalazku, zalicza się do aktywnych układów redukujących jednocześnie w czterech stopniach swobody drgania płyty lądowiska o dużych amplitudach i niskich częstotliwościach.

Sygnały sterujące liniowymi napędami mechanizmu mogą być wyznaczane w znany sposób w czasie rzeczywistym w oparciu o pomiary ruchu podstawy mechanizmu (kadłuba jednostki pływającej), niemniej jednak zrozumiałym dla znawcy jest to, iż sposób sterowania napędami wykracza już poza przedmiotowy zakres niniejszego wynalazku.

Zaletą wynalazku jest to, że gdy podstawa mechanizmu jest niestabilna, można dzięki niemu ograniczać przemieszczenia liniowe płyty lądowiska (platformy) w kierunku pionowym i poprzecznym do prowadnic oraz przemieszczenia kątowe wokół osi prostopadłej do prowadnic, a ponadto przemieszczenia kątowe płyty lądowiska wokół osi równoległej do kierunku prowadnic liniowych napędów.

Dodatkową korzystną cechą mechanizmu jest również to, że po złożeniu zajmuje pod płytą lądowiska stosunkowo mało miejsca. Ponadto dalszą korzystną cechą mechanizmu jest jego duża przestrzeń robocza, umożliwiająca redukcję drgań o relatywnie dużych amplitudach.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania przedstawiono na rysunkach, na których:

- fig. 1 przedstawia schemat mechanizmu ruchomego lądowiska helikopterów w stanie rozłożonym (w perspektywie);

- fig. 2 przedstawia schemat mechanizmu ruchomego lądowiska helikopterów w stanie złożonym (widok z boku).

Dla rozwiązania zagadnienia technicznego postawionego przed wynalazkiem, zaproponowano zastosowanie przykładowego mechanizmu, który porusza płytą lądowiska względem pokładu jednostki pływającej, powodując zmniejszenie jej przemieszczeń. Sterowanie napędami mechanizmu powoduje jednoczesną redukcję obrotu płyty lądowiska wokół osi podłużnej i poprzecznej okrętu oraz przesunięć poprzecznego i pionowego płyty lądowiska.

Mechanizm w prezentowanej w szczegółach przykładowej wersji realizacji, ma podstawę 1, będącą korzystnie elementem kadłuba okrętu i zamontowane do podstawy 1 trzy prowadnice 2a, 2b, 2c, po których poruszają się cztery napędy liniowe: pierwszy 3, drugi 4, trzeci 5 i czwarty 6 (fig. 1 i fig. 2).

Napędy pierwszy 3, drugi 4 i trzeci 5 poruszają się ruchem liniowym wzdłuż równoległych do siebie prowadnic pierwszej 2a i drugiej 2b, a czwarty napęd 6 porusza się ruchem liniowym i ruchem obrotowym wzdłuż prowadnicy trzeciej 2c, z uwagi na to, iż czwarty napęd 6 podłączony jest do prowadnicy 2c cylindryczną parą kinematyczną Di (fig. 1).

Do pierwszego napędu 3 jest za pomocą pary pierwszych przegubów obrotowych A1 i A2 o wspólnej osi obrotu podłączona pierwsza płyta podporowa 7.

Do drugiego napędu 4 jest za pomocą pary drugich przegubów obrotowych Bi i B2 o wspólnej osi obrotu podłączona druga płyta podporowa 8.

Do trzeciego napędu 5 jest za pomocą trzeciego przegubu obrotowego C podłączona pierwsza dźwignia podporowa 9.

PL 228 673 B1

Płyta lądowiska 14 jest podpierana przez pierwszą 7 i drugą 8 płytę podporową oraz przez pierwszą 9 i drugą 10 dźwignię podporową.

Pierwsza 7 i druga 8 płyta podporowa oraz pierwsza 9 dźwignia podporowa są połączone z płytą lądowiska 14 za pośrednictwem krzyżaków: pierwszego 11, drugiego 12 i trzeciego 13.

Druga dźwignia podporowa 10 jest swą jedną stroną podłączona do płyty lądowiska 14 przegubem kulistym H, zaś drugą stroną jest za pomocą czwartego przegubu obrotowego D2 podłączona do czwartego napędu linowego 6 stanowiącego równocześnie czwarty krzyżak.

Pierwszy krzyżak 11 połączony jest z płytą lądowiska 14 piątym przegubem obrotowym E1, a z pierwszą płytą podporową 7 szóstym przegubem obrotowym E2. Drugi krzyżak 12 połączony jest z płytą lądowiska 14 siódmym przegubem obrotowym F1, a z drugą płytą podporową 8 ósmym przegubem obrotowym F2. Trzeci krzyżak 13 połączony jest z płytą lądowiska 14 dziewiątym przegubem obrotowym G1, a z pierwszą dźwignią 9 dziesiątym przegubem obrotowym G2.

Osie przegubów A1, A2, B1, B2, C, E2, F2 i G2 są do siebie równoległe. Przeguby E1, F1 i G1 krzyżaków 11, 12 i 13 są współosiowe. Osie D1 i_D2, Ej. i E2, Fj i F2, G1 i G2 przegubów krzyżaków 6, 11, 12, 13 są parami do siebie prostopadłe.

Mechanizm stabilizujący ruchome lądowisko helikopterów zajmuje w stanie złożonym (fig. 2) minimalną wysokość pod płytą lądowiska, pod którą mieszczą się napędy 3, 4, 5 i 6 oraz płyty podporowe 7, 8 i dźwignie podporowe 9, 10, które gdy płyta lądowiska ładowiska jest wypoziomowana z pokładem, są nachylone do płaszczyzny pokładu pod niewielkim kątem.

Przy przechyłach okrętu, mechanizm stabilizujący ruchome lądowisko helikopterów redukuje kąty obrotu płyty lądowiska wokół osi podłużnej i poprzecznej okrętu oraz przesunięcia poprzeczne i pionowe płyty lądowiska, a nie redukuje jedynie drugorzędnego z eksploatacyjnego punktu widzenia kątowego przemieszczenia płyty lądowiska 14 wokół osi pionowej okrętu i liniowego przemieszczenia płyty lądowiska 14 wzdłuż osi podłużnej okrętu.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Mechanizm stabilizujący ruchome lądowisko helikopterów, zawierający podstawę ustaloną względem jednostki pływającej i ruchomą płytę lądowiska, połączone ze sobą ruchowo napędzanymi ogniwami kinematycznymi, znamienny tym, że zawiera dwie podporowe płyty (Z) i (8) i dwie podporowe dźwignie (9) i (10) sprzęgnięte z płytą lądowiska tak, iż obie podporowe płyty (7) i (8) oraz pierwsza dźwignia (9) są jedną stroną połączone z płytą lądowiska (14) za pomocą trzech krzyżaków pierwszego (11), drugiego (12) i trzeciego (13), których obrotowe przeguby (E1, (F1) i (G1) są współosiowo podłączone do płyty lądowiska (14), a drugie obrotowe przeguby (E2), (F2) i (G2) są połączone z podporowymi płytami (Z) i (8) oraz z pierwszą dźwignią (9) podczas gdy druga dźwignia (10) jest swą jedną stroną połączona z płytą lądowiska (14) przegubem kulistym (H), przy czym obie podporowe płyty (7) i (8) oraz pierwsza dźwignia (9) są od drugiej strony połączone za pomocą następnych obrotowych przegubów (A1, (A2), (B1), (B2), (C) z trzema niezależnymi od siebie napędami liniowymi (3), (4), (5), które to napędy (3), (4), (5) współpracują ruchem linowym z parą prowadnic (2a) i (2b), równoległych do siebie i ustalonych względem podstawy (1) mechanizmu, natomiast druga dźwignia podporowa (10) jest swą drugą stroną połączona z ustaloną względem podstawy (1) trzecią prowadnicą (2c) poprzez przynajmniej jeden przegub obrotowy (D2) czwartego krzyżaka, przy czym czwarty krzyżak zawiera jednocześnie czwarty liniowy napęd (6), który przegubem cylindrycznym (D1) jest obrotowo i przesuwnie połączony z trzecią prowadnicą (2c), ustaloną względem podstawy (1).
2. 2. Mechanizm stabilizujący ruchome lądowisko helikopterów według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwsza podporowa płyta (7) jest połączona z pierwszym napędem (3) parą obrotowych przegubów (A1) i (A2), druga podporowa płyta (8) jest połączona z drugim napędem (4) parą obrotowych przegubów (B1) i (B2), a pierwsza dźwignia (9) jest połączona z trzecim napędem (5) pojedynczym przegubem obrotowym (C).
3. 3. Mechanizm stabilizujący ruchome lądowisko helikopterów według zastrz. 1, znamienny tym, że prowadnice (2a), (2b) i (2c) są równoległe do siebie.
4. 4. Mechanizm stabilizujący ruchome lądowisko helikopterów według zastrz. 1, znamienny tym, że osie przegubów krzyżaków (6), (11), (12) i (13) są parami do siebie prostopadłe.

   PL 228 673 Β1
5. 5. Mechanizm stabilizujący ruchome lądowiska helikopterów według zastrz. 1, znamienny tym, że osie obrotowych przegubów (Ai), (A2), (Bi), (B2) (C), łączących podporowe płyty (7), (8) i pierwszą podporową dźwignię (9) z ich napędami (3), (4), (5) oraz obrotowych przegubów (E2), (F2) i (G2) łączących podporowe płyty (7), (8) i pierwszą podporową dźwignię (9) z pierwszym (U), drugim (12) i trzecim (13) krzyżakiem mechanizmu, są do siebie równoległe.