负载钩子结构的制作方法

本发明描述了一种用于附接在直升机的机舱结构之上或之中的负载钩子结构，该子结构包括壳体，其中安装带有钩附接装置的轴，使得负载钩可以与轴连接，且由此与负载钩子结构连接。

背景技术：

直升机被用于带负载飞行和多种其它任务，在带负载飞行中，直升机将安装在直升机机舱外部的货运物件从A运输到B。可以将用于各种建造或维护任务的各种材料作为负载来运输，或者在营救飞行的情况下，可将带有活人的担架作为负载来运输。作为总原则，可远程操作(使用或不使用负载缆绳)的负载钩设置在直升机的外部，直接设置在其机舱的底侧上，其中在带负荷运送飞行中，张力从负载钩直接传递到机舱的底侧上。这样的设计是简单且有成本效率的方案，其中可以在不使用负载钩时将其容易地移除。负载钩，或具体来说供负载钩附接在其上的负载钩子结构，可以在飞行中接受负载的小幅摆动；然而，设计限制了摆动的可能性，并且这样的结构比较刚性。

现有技术具有其它多种形式的实施例，其中负载钩附接到单独的负载钩子结构。此处，负载钩子结构设置为使其沿着滑轨的方向从直升机机舱突出，且因此与直升机机舱的下侧分隔开。因此，由于设计的允许，这样的负载钩子结构上的负载钩可以摆动得更远，且这样的系统的灵活度(flexibility，柔性)小。呈安装架形成的负载钩子结构被螺接在机舱底侧的附接点上，且在不使用时可以与负载钩一起被类似地移除。然而，这样的安装架笨重且气动性能较差。这样的安装架除了成本较高之外，机械设计要求的较大重量和维护工作也是不利的。

在带负载飞行中，高张力以不同方式作用于负载钩，并间接作用于机舱的底侧。在悬停飞行中，负载通常附接到直升机(如图1a所示)。负载停留在地上，同时直升机缓慢上升，负载缆绳由于负载的张力而绷紧。如图1b所示，在负载从地面升起的位置，最大张力作用于负载钩，并因此作用于直升机机舱。负载钩、负载缆绳、负载钩子结构，和直升机机舱必须能够承受这些峰值负载。在向前飞行期间(图1c)，或者在有附加负载的各种飞行行动期间，会发生振动，其中负载沿重力方向以各种频率振动。

直至现在使用的负载钩的负载钩子结构、以及负载钩自身，都没有用于降低峰值负载或缓冲发生的任何振动的预防措施、或者实质上没有这样的措施。直升机的飞行特性受到负载的高张力的影响，也受到振动的影响，所以应该使峰值负载和振动尽可能低。

技术实现要素：

本发明的目的是创造一种直升机的负载钩的负载钩子结构，其能在下方携带负载飞行的情况下，提升直升机的飞行特性。

在带负载飞行期间，负载钩和/或直升机机舱上的峰值负载和振动将被极大降低。

而且，本发明还具有的目的是创造一种用于悬挂负载钩的负载钩子结构，其具有成本效益、简单且有空气动力学效率，几乎免维护。

根据本发明的一个方案，提供一种附接在直升机的机舱结构之上或之中的负载钩子结构，其包括壳体，所述壳体中安装带有钩附接装置的轴，使得负载钩能与所述轴连接，从而与所述负载钩子结构连接，其特征在于，所述轴在壳体端壁与壳体壁之间沿纵向穿过所述壳体的内部，使得所述轴能够线性移动，且在所述轴上设置的阻尼板与所述壳体端壁之间设置复位弹簧设备，且在所述阻尼板与所述下壳体壁之间设置阻尼设备，其中，所述阻尼设备包括至少一个柔性可压缩阻尼元件，所述柔性可压缩阻尼元件在所述轴线性运动的情况下发挥阻尼作用。

附图说明

下文将接合附图描述本发明的主题的实施例的优选示例。

图1a示出提起之前的张力负载，图1b示出负载缆绳上张应力最大的状态的张力负载，以及图1c示出直升机向前飞行期间的张力负载；

图2示出凹入直升机的机舱结构中的负载钩子结构的平面图；

图3a示出带有中空柱形壳体和壳体凸缘(flange，法兰)的负载钩子结构的立体图；而

图3b示出带有中空柱形壳体和壳体吊环(housing eye)的负载钩子结构的立体图；

图4a示出安装的液力机械操作式负载钩子结构处于无负载位置的示意性剖视图；而

图4b示出图4a中的负载钩子结构处于负载位置的示意性剖视图；

图5a示出带有机械阻尼设备(mechanical damping device)的负载钩子结构的纵向截面，该机械阻尼设备包括多个阻尼元件；而

图5b示出在阻尼设备的区域中穿过负载钩子结构的纵向截面，该阻尼设备包括多个阻尼元件，这些阻尼元件设置为以多个元件堆叠的形式被封装在一起；

图6a示出图5a中的负载钩子结构的示意性分解图；而

图6b示出带有两个元件堆叠(stack)的阻尼设备的示意性分解图，每个元件堆叠均有两个阻尼元件130；

图7a示出在具有和没有本发明的负载钩子结构的情况下，带有悬挂负载的峰值负载的力图；而

图7b示出在具有和没有本发明的负载钩子结构的情况下，在直升机向前飞行期间发生的振动张力的力图。

其中，附图标记说明如下：

0 机舱结构

1 负载钩子结构

10 壳体

100 壳体端壁/壳体凸缘

101 壳体吊环

102 壳体壁

103 中空柱形壁

11 复位弹簧设备

110 弹簧/压缩弹簧

111 弹簧板

112 轴引导套管

113 轴引导套管中的第一轴承

114 附接装置

115 弹簧扩张装置

116 垫圈

117 弹簧保持销

118 O形环

12 轴(防旋转地安装使其可以纵向移动)

120 阻尼板

121 钩附接装置

122 肩部

123 板附接装置

124 引导装置座

13 阻尼设备

130 阻尼元件

131 加强壁

132 堆叠保持器/止动部

133 第二轴承

134 O形环

E 元件堆叠

14 防旋转设备

140 壳体套中的纵向槽

141 引导装置

2 负载钩

3 负载缆绳

4 负载

具体实施方式

图2中示出机舱结构0，特别是直升机的机舱结构0，负载钩子结构1凹入机舱结构中，且通过螺栓附接在其上。负载钩2设置在负载钩子结构1上，且在背向机舱结构0的端部上；负载4借助负载缆绳3从负载钩2悬挂。下文中将详细描述负载钩子结构1；此处负载钩子结构1具有阻尼性质，其结果是机舱结构0上的峰值负载和振动大为减少。

负载钩子结构1具有壳体10，其附接在机舱结构0上或其中。整个负载钩子结构1可以附接在机舱结构0外部，从机舱结构悬挂，也就是说，从机舱结构突出，或者如图2所示地凹入机舱结构0中。

此处，壳体端壁100可构造为壳体凸缘100，壳体10可通过壳体凸缘100附接在机舱结构0上或其中。然而，壳体吊环101也可附接或形成在壳体端壁100'上，壳体10可通过壳体端壁100'附接在机舱结构0上。

此处，壳体10具有例如中空柱形壁103。矩形截面的管状壁也可形成壳体10的一部分，以代替圆形截面的中空柱形壁103。

在壳体10中，在被中空柱形壁103包围的内部中，设有复位弹簧设备11和阻尼设备13，其中轴12沿纵向穿过复位弹簧设备11和阻尼设备13。钩附接装置121设置且形成在轴12上，且在轴12的与壳体吊环101和壳体凸缘100相对的端部上。此处，吊环构造为钩附接装置121，负载钩2可以附接在其上。轴12沿纵向线性延伸，其中图3a和图3b中示出了在各种情况下穿过壳体10的轴12的非延伸位置。虽然图3a中的负载钩子结构1可以直接附接在机舱结构0上或其中，图3b中的负载钩子结构1也可通过缆绳附接，因而间接附接在机舱结构0上。

为了保护负载钩子结构1免于过度负载，设有防旋转设备14。这样的防旋转设备14可以由壳体壁中的至少一个纵向槽140和引导装置141组成，上述引导装置直接或间接附接在轴12上。此处设有多条纵向槽140，其中，通过两个螺栓固定到轴12上的杆允许确保不能旋转的线性运动。

图4a中的负载钩子结构1的轴12也处于非延伸状态。在该局部剖视图中，复位弹簧设备11和阻尼设备13被相应地示出为无负载状态，也就是说，非延伸状态。在此处示出的实施例的所述形式中，壳体10被实施为流体密封，且填充有未示出的流体；为此目的通常使用油。因此，虽然这对于壳体的构造及其实施方式提出更高的要求，但事实上实现了流体力学形式的实施例。此处，复位弹簧设备11和阻尼设备13均具有弹簧。阻尼设备13的弹簧设置为阻尼板120与下壳体盖之间的阻尼元件，而复位弹簧设备11的弹簧设置在阻尼板120与面向壳体凸缘100的上壳体盖之间。复位弹簧设备11将无负载轴12拉到非延伸位置。如果轴12受到负载处于拉伸状态，则轴12以及阻尼板120向下(也就是说，离开壳体凸缘100)延伸，其结果是阻尼设备13弹簧被挤压(squeeze)。因此，可以在张力负载的情况下实现减振，其中阻尼板120将阻尼设备13挤压到一定程度。

图5a中示出负载钩子结构1，其具有机械阻尼设备13。在一端被壳体凸缘100封闭的壳体10中，轴12安装为使其可以平行于纵轴线进行线性运动。一方面，壳体10的内部通过壳体凸缘100封闭；另一方面，负载钩子结构1可以通过壳体凸缘100附接在机舱结构0上，其在此处没有示出。

复位弹簧设备11附接在壳体端壁100上且包括轴引导套管112。轴引导套管112通过附接装置114附接到壳体凸缘100的内表面上。轴12设置为使其突出到轴引导套管112中；此处，轴12构造为部分中空。轴可以被衬套内部中的第一轴承113引导而线性运动。

弹簧板111位于轴12的外表面上；其通过轴12的外周肩部122保持。弹簧110安装在垫圈116上，垫圈116位于弹簧板111的面向轴引导套管112的一侧上，弹簧110作为壳体10中的壳体凸缘100与弹簧板111之间的压缩弹簧110而被安装，且操作性地连接在它们之间；弹簧110围绕轴引导套管11和轴12的一部分。弹簧110直接或间接地附接到壳体端壁100和轴12上。轴引导套管112上的弹簧扩张装置(spring-spreader means)115确保弹簧110围绕轴引导套管112，并由此围绕复位弹簧设备11的区域中的轴12。

轴12具有阻尼板120，其中阻尼板120可以形成在轴12上，或者通过板附接装置123附接到轴12。此处，轴12中设有呈孔的形式的板附接装置123，螺栓可被引入该孔中，阻尼板120可以借助该螺栓可拆卸地附接到轴12。

在阻尼板120上，至少一个阻尼元件130设置在壳体内部中的位于阻尼板120与壳体壁102之间的轴12上，且在壳体10的背向壳体凸缘100的端部处。轴12穿过在背向轴引导套管112的端部处的第二轴承133和壳体壁102，且穿出壳体10。负载4可简单地附接到钩附接装置121上的轴12。

在图5a中选择了多个阻尼元件130，特别是呈环形的层叠的阻尼元件。所述阻尼环130由柔性材料形成，至少可以按照弹性方式部分形变。此处，为了增加稳定性而设置多个加强壁131；这些加强壁简单地构造成环形，且分别与至少一个阻尼环130连接。为了实现优化的稳定性，每个阻尼元件130均可以沿纵轴线方向在任一侧上被加强壁131围绕。加强壁131也可优选地设置在外阻尼元件130与阻尼板120之间，和/或在外阻尼元件130与下壳体壁102之间。

在操作状态下，也就是说，在负载状态下，如果通过负载钩2附接到轴12上的负载4引起向下的张力负载，则轴12沿着负载4的方向被向下拉，其中阻尼板120压缩或挤压位于阻尼板120与壳体壁102之间的阻尼元件130。取决于这些阻尼元件130的弹性，可以在张力负载作用于轴12时实现阻尼作用，即弹簧作用。轴12相对于壳体内部中的轴引导套管112执行线性运动，其中轴12可以穿出壳体10直至止动件处。阻尼设备13为所述线性张力运动提供阻尼作用。

在稍微改型的阻尼设备13'中，多个阻尼元件130(其依然可以构造为阻尼环)设置成多个元件堆叠E，上述元件堆叠包括一个或多个阻尼元件130。每个元件堆叠E均被堆叠保持器132保持且包括至少一个阻尼元件130。在图5b中示出具有四个元件堆叠E的示例，其中三个元件堆叠E具有一个阻尼元件130，一个元件堆叠E具有两个阻尼元件130。此处，选择性地，也可以在两个阻尼元件130之间、沿接近纵轴线的方向设置加强壁132，用于稳定。在张力负载的情况下，轴12被向下拉，其中阻尼板120作用于元件堆叠E。

因此，堆叠保持器132被阻尼板120沿着负载4的方向向下推，其中阻尼元件130实现弹性形变，因此实现张力的阻尼。此处，堆叠保持器132的至少一个侧壁作为止动件，其阻止所讨论的元件堆叠E中的阻尼元件130的任何进一步的压缩。

第一轴承113和第二轴承133中的轴12的引导确保了纯线性运动。使用的阻尼元件130可以由相同或不同材料形成。堆叠保持器132优选为金属，因而坚硬和难以弯曲。堆叠保持器132应被设计为比阻尼元件130在弯曲方面更有刚性且更坚硬。

阻尼元件130构造为能够弹性形变，也就是说，可压缩，使得如果轴12远离机舱结构0延伸，则可以实现阻尼作用，也就是说，弹簧作用。

在移去负载的情况下，轴12再次被负载钩子结构的复位弹簧设备11拉到轴引导套管112中(也就是说，壳体10中)的无负载基础状态。所述复位弹簧作用可通过如上所述的弹簧110实现。

在图6a的分解图中，所示的阻尼设备13具有呈图5a中的阻尼环形式的多个阻尼元件130。多个独立部件可以彼此堆叠，其中使用了在壳体内部的复位弹簧设备11的区域中的一个O形环118，和位于壳体壁102中的一个O形环134。在完成的结构中，弹簧保持销117将弹簧110保持在特定位置。多个独立阻尼元件130设置在阻尼板120与壳体壁102之间，使得它们可以弹性形变。

为了使轴12执行纯线性运动，设有防旋转设备14。所述防旋转设备14阻止轴12围绕其纵轴线旋转。此处，依据壳体侧壁中的至少一个纵向槽140类似地构造防旋转设备14，其中引导装置141、141'可以按照线性引导方式移动。此处，引导装置141被设计为杆，该杆通过至少一个螺栓141'附接到引导装置座124中的阻尼板120的外周。两个纵向槽140优选凹入壳体10中，引导装置141可以在该纵向槽中移动。

由于设置了纵向槽140，在这些部件彼此堆叠之后，它们可以被螺栓简单地连接在一起。引导装置141的设置确保轴12可以执行纯线性运动。当然，防旋转设备的其它构造也是可行的。特别是，如果需要流体力学阻尼设备13(其具有被流体密封的壳体10)，则防旋转设备必须按照另一种方式来实现。

图6b中示出具有两个元件堆叠E的阻尼设备13'的分解视图，每个元件堆叠E均具有两个阻尼元件130；在各种情况下这些元件堆叠都设置在堆叠保持器132上。在负载钩子结构的实施例的优选形式中，轴12的剖面体现为具有多个侧面，其结果是可以实现简单的防旋转设备。

图7a和图7b中示出在操作中，也就是说，在下方携带负载的飞行情况下使用负载钩子结构1时可以实现的效果。在此，在各种操纵的过程中的测量值被绘制在力-时间图表中。

在第一状态中，其中直升机下方悬挂负载且发生峰值负载，可以容易地识别出，在使用本发明的阻尼负载钩子结构1时，与传统的无阻尼负载钩子结构相比，力图中的差别。

在使用阻尼的负载钩子结构1时，在负载4被提起时发生的最大张力可保持为较低。

类似地，在本发明的负载钩子结构1的帮助下，由于张力变化而在向前飞行中发生的延伸被很明显地减缓。如描述的，在向前飞行中周期性发生的延伸(也就是说，振动的发生)方面，对机舱结构0的效果被很明显地减缓。