[1]Полезная модель относится к области измерительных средств, применяемых в аэродромной инфраструктуре при эксплуатации воздушных судов, и может использоваться для определения условий торможения воздушных судов на аэродромных покрытиях по величине коэффициента сцепления на искусственных взлётно-посадочных полосах (ИВПП).
[2]Одним из важнейших условий безопасности эксплуатации воздушных судов является обеспечение оптимальных фрикционных свойств между аэродромным покрытием и поверхностью колёс воздушных судов во время их торможения при посадке. Предпосадочный оперативный контроль фрикционных свойств взлётно-посадочных полос осуществляется путём прокатывания по ним измерительного колеса с принудительным непрерывным торможением его с постоянным скольжением и одновременным измерением текущих значений коэффициента сцепления. Такой контроль осуществляется посредством содержащих измерительное колесо аэродромных тормозных тележек. При этом к эксплуатационным параметрам аэродромных тормозных тележек предъявляются высокие требования, поскольку от эффективности этих устройств во многом зависит правильный прогноз тормозного пути, исключения выкатывания за пределы ИВПП воздушных судов, возникновения аварийных ситуаций и авиакатастроф.
[3]Известны аналогичные устройства, обеспечивающие измерение величины коэффициента сцепления дорожных и/или аэродромных покрытий (например, SU 894411 А1, 1981; RU 118753 U1, 2012; RU 2259569 С1, 2005; RU 2369856 С1, 2009; US 4098111 А, 1978; JP 6258196 А, 1994). Однако все они вследствие особенностей конструкции не обладают высокой эксплуатационной эффективностью и не обеспечивают высокую точность измерений.
[4]Наиболее близкими к заявленному решению являются изделия по патентам RU165080 и RU204025, а также RU205331.
[5]Основным недостатком, в частности, для патента RU165080 является то, что колеса установлены внешними частями обода внутри рамы и соединены между собой карданным валом, причём со стороны ведущего колеса расположена разблокировочная муфта, которая затрудняет демонтаж и обслуживание колеса. Замена шины измерительного колеса так же подразумевает демонтаж карданного вала и узлов измерительной части тележки. То есть, чтобы просто поменять шины колёс, то необходимо разобрать почти все изделие.
[6]В патенте RU204025 этот недостаток устранён, и колеса вывернуты внешним ободом на наружную сторону, но имеются существенные недостатки в виде отсутствия возможности дистанционной блокировки муфты (блокировка происходит за счёт включения колёсной ручной муфты).
[7]И в патенте RU165080, и в патенте RU204025 применяемые типы подвесок не позволяют получить статичную нагрузку на оба колеса, вследствие чего даже ведущее колесо допускает пробуксовку, хотя этого не должно допускаться. Так же, когда ведущее колесо ещё не пробуксовывает, из-за качения подвески происходит изменение нагрузки на измерительное колесо, поэтому как таковой постоянной нагрузки на колесо нет, а изменения вертикальной нагрузки ничем не регистрируются.
[8]Ещё одним недостатком известных конструкций является повышенная степень износа шины ведущего колеса вследствие особенностей работы подвески, веса конструкции и высокой степени разности диаметров колёс.
[9]Повышенная степень разности колёс, применение узлов подвески без демпфирования, измерительная часть, состоящая из узлов параллелограмма, пружинного демпфера (необходимого для предотвращения перегрузки тензорезисторного датчика), тяги дышла и соединённого через стопорные пальцы дышла, которые в итоге увеличивают свободный ход тележки, приводят к тому, что все паразитные колебания регистрируются датчиком суммарно с фактической нагрузкой на него. А так как вибрационные нагрузки высокие, то все узлы постоянно раскручиваются и как итог - повышенная нагрузка на тензорезисторный датчик и повышенные значения коэффициента сцепления, которые могут привести к трагическим последствиям.
[10]То есть, фактически все известные устройства через небольшой промежуток времени работы начинают показывать значения, отличные от действительных.
[11]Ещё один недостаток патента RU165080, где применяются в узлах подвески рельсовые направляющие с каретками на подшипниках качения: данные направляющие и каретки не предназначены для работы в агрессивных средах и узлах с постоянной динамической вибрационной нагрузкой. Фактически, 2-3 года эксплуатации этих узлов в аэропортах приводят к их коррозированию, износу шариков в каретках, разращению самих кареток и заклиниванию узлов подвески.
[12]Таким образом, ключевыми недостатками известных устройств являются следующие:
[13]колёса смотрят внутрь тележки и их сложно заменить (патент RU165080);
[14]применяемые типы подвесок не способны обеспечивать статическую вертикальную нагрузку;
[15]подвеска коррозирует и заклинивает;
[16]много связующих узлов на измерительной части и велика доля образования люфта;
[17]невозможность блокировки муфты (патент RU204025);
[18]нет статичной нагрузки на колёса.
[19]Техническая задача, решаемая полезной моделью, состоит в создании аэродромной тормозной тележки, лишённой недостатков имеющихся в эксплуатации ранее выпущенных образцов.
[20]Технический результат, обеспечиваемый полезной моделью, заключается в повышении точности измерения значений коэффициента сцепления с аэродромным покрытием, исключая влияние внутренних узлов измерителя на итоговые значения.
[21]Технический результат достигается за счёт того, что аэродромная тормозная тележка выполнена в виде снабжённого рамой буксируемого одноосного полуприцепа и содержит несущую раму с закреплённым подвижным центральным дышлом посредством шарнира маятникового типа, тензорезисторный датчик растяжения, блок сбора и отправки данных по зашифрованному радиоканалу, систему управления блокировочной муфтой, аккумуляторную морозостойкую батарею, при этом на центральной раме посредством узлов независимой подвески установлены ведущее колесо и измерительное колесо с авиационной шиной, которые кинематически связаны между собой посредством установленного между их ступицами передаточного узла и снабжены каждое установленными в соответствующем узле подвески амортизатором с пружиной гашения динамических колебаний, причём передаточный узел выполнен в виде четырёх шарниров равных угловых скоростей и двух валов, между которыми на раме установлена муфта с индукционной ступенчатой и ручной механической блокировками, узлы независимой подвески включают в себя верхний и нижний рычаги, кинематически связанные с центральной рамой тележки через установленные резиновые демпферы, со стороны ступичных узлов и колёс через резиновые демпферы рычаги связаны с грузовыми элементами, нижние рычаги выполнены в виде разборного регулируемого узла, центральное дышло выполнено в форме маятника с закреплённой осью на центральной раме, кинематически связанное через два подшипника качения, на ответной части дышла установлена направляющая пластина, связанная с проушиной тензорезисторного датчика, ответная проушина тензорезисторного датчика закреплена на неподвижном кронштейне рамы.
[22]Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1-3.
[23]Аэродромная тормозная тележка выполнена в виде снабжённого рамой буксируемого одноосного полуприцепа и содержит несущую раму (1) с закреплённым подвижным центральным изменяемым по высоте шарнирным дышлом (9) посредством шарнира маятникового типа (29), тензорезисторный датчик растяжения (4), блок сбора и отправки данных по зашифрованному радиоканалу (6), систему управления блокировочной муфтой (7), аккумуляторную морозостойкую батарею (5). На раме посредством узлов независимой подвески (13, 14, 18) установлены ведущее колесо (22) и измерительное колесо с авиационной шиной (10), которые кинематически связаны между собой посредством установленного между их ступицами (21) передаточного узла (15, 16, 17) и снабжены каждое установленными в соответствующем узле подвески амортизатором с пружиной гашения динамических колебаний (18). Передаточный узел выполнен в виде четырёх шарниров равных угловых скоростей (15, 16) и двух валов (17), между которыми на раме установлена муфта (20) с индукционной ступенчатой блокировкой и ручным приводом. Каждый из узлов независимой подвески включает в себя верхний (13) и нижний рычаги (14), кинематически связанные с центральной рамой тележки через установленные резиновые демпферы (23), обеспечивающие гашение вибрационных нагрузок, возникающие при эксплуатации тележки. Со стороны ступичных узлов и колёс через аналогичные резиновые демпферы рычаги связаны с грузовыми элементами (11, 12), обеспечивающими статичную нагрузку на шины колёс. Амортизаторы с установленными в них пружинами обеспечивают гашение динамических колебаний и исключают возникновение вибраций в узлах тележки. Нижние рычаги выполнены в виде разборного регулируемого узла (28), обеспечивая тем самым установку необходимого пятна контакта колёс с поверхностью ИВПП, снижая локальный износ отдельных участков авиационной и измерительной шин.
[24]В тележку введён установленный на фронтальной части рамы узел полива (19), включающий резервуар для воды с электронасосами и форсунками распыления (27), выполненный с обеспечением возможности увлажнения аэродромного покрытия под измерительным и ведущим колёсами. Электронасосы и блокировочная муфта приводятся в действие через установленную на тележке систему дистанционного управления (7).
[25]Центральное дышло состоит из регулируемого по высоте шарнирного зубчатого узла с фиксацией положения (8), тяги (2) в сумме выполненного в форме маятника (29) с закреплённой осью (3) на центральной раме, кинематически связанное через два подшипника качения. Сбоку, на ответной части дышла установлена направляющая пластина (24), связанная с проушиной тензорезисторного датчика (4). Ответная проушина тензорезисторного датчика закреплена на неподвижном кронштейне рамы (25).
[26]Возникающие усилия растяжения при качении центрального дышла регистрируются тензорезисторным датчиком и обрабатываются установленным блоком регистрации измерительным (6) с дальнейшей отправкой обработанных данных по зашифрованному цифровому радиосигналу на приёмное устройство оператора. Позиция (26) является опорным колесом и предотвращает запрокидывание тележки во время стоянки и перемещения до автомобиля-буксировщика. Узел опорного колеса выполнен с возможностью его складывания в горизонтальное положение, сокращая время готовности тележки к её непосредственному применению на ИВПП.
[27]Предлагаемое техническое решение применяет принципы подвижного маятникового монодышла, независимой пружинной подвески и разновеликих колёс с одинаковой частотой вращения. Применение в аэродромной тормозной тележке маятникового подвижного дышла не имеет аналогов и позволяет исключить узлы с высокой степенью износа. Подобный принцип достигается путём радиального смещения тележки на оси дышла вследствие торможения кинематически связанных через блокировочную индукционную муфту измерительного колеса и ведущего колеса. Маятниковое дышло через тяговую пластину закреплено с тензорезисторным датчиком, закреплённым своей ответной частью со статичной пластиной, расположенной на несущей раме. Таким образом, усилия смещения тележки относительно дышла воздействуют на тензорезисторный датчик. Изменяемые усилия нагрузки регистрируются тензорезисторным датчиком и преобразуются из значений тензорезисторного моста в цифровые за счёт обработки значений установленным на тележку блоком регистрации и встроенного аналогово-цифрового преобразователя, сумматора, шифратора и передатчика значений. Полученные значения регистрируются и обрабатываются дистанционным блоком оператора, расположенным в кабине машины-буксировщика.
[28]Центральное дышло аэродромной тормозной тележки, состоящее из маятника, опорной оси, направляющей, двух шарниров с фиксацией, прицепного устройства и тяги тензодатчика обеспечивают изменение высоты прицепного устройства с целью возможности применения тележки с любым типом автомобилей-буксировщиков и сохранением её горизонтального положения.
[29]Аэродромная тормозная тележка применяет принцип разности диаметров разновеликих колёс, где ведущее колесо имеет больший диаметр относительно измерительного колеса с авиашиной. Применение принципа разновеликих колёс имеет отношение к уже имеющимся в эксплуатации аэродромной инфраструктуры измерителям (ИКС) фрикционных свойств взлётно-посадочных полос. Подобные принципы встречаются в большинстве случаев в ИКС, имеющим распространение на территории РФ. Данный принцип создаёт эффект торможения пневматической авиашины измерительного колеса путём блокировки электромагнитной муфты, расположенной на центральной раме относительно ведущего колеса. Образованная кинематическая связь и разности диаметральных скоростей вращения колёс приводят к радиальному смещению тележки по ходу относительно центрального дышла против часовой стрелки по положению вида сверху. Центральное дышло с прицепным устройством, приводимое в движение автомобилем-буксировщиком, создают точку приложения сил в месте соединения центрального дышла с осью крепления рамы тележки, образуя маятник. Радиальное смещение тележки регистрируется установленным между маятником и рамой тензорезисторным датчиком растяжения.
[30]Электромагнитная муфта аэродромной тормозной тележки выполнена в монолитном разборном корпусе с выходными фланцами и двумя шарнирами равных угловых скоростей трипоидного типа, обеспечивающая кинематическую связь полуосей колёс между собой. Внутри муфты применяется индукторный инициатор магнитных полей, воздействующий на подвижный венец, притягивая его к поперечно неподвижному венцу. Венцы механически связываются между собой зубчатым соединением, исключая проскальзывание и иное радиальное перемещение относительно друг друга. Индукторный инициатор магнитных полей состоит из сдвоенной магнитной катушки, позволяющей регулировать магнитное усилие, необходимое для возникновения электродвижущей силы, соединяя между собой венцы и дальнейшее отключение одной из катушек, уменьшая магнитное усилие, достаточного для удержания зацепления венцов. Отключение одной из обмоток магнитной катушки снижает энергопотребление индуктора и всей тележки в целом. В случае, если электромагнитная блокировка невозможна, блокировка или разблокировка венцов производится посредством ручного механического перемещения направляющей вилки, воздействующей на направляющие подвижного венца.
[31]В тележку введён установленный на фронтальной части рамы узел полива, включающий резервуар для воды с электронасосами, выполненный с обеспечением возможности увлажнения аэродромного покрытия под измерительным и ведущим колёсами. Электронасосы и блокировочная муфта приводятся в действие через установленную на тележке систему дистанционного управления. Устанавливаемый съёмный резервуар полива на центральной раме с фронтальной стороны не оказывает воздействий на измерительные характеристики тележки.
[32]Аэродромная тормозная тележка с применёнными в ней решениями позволяет добиться максимально линейного графика, исключая влияние паразитных нагрузок и люфтов конструкции, а постоянная неподрессоренная разнесённая на каждое колесо независимая масса позволила сохранить постоянную статичную нагрузку на каждое колесо, что положительно отразилось на итоговых значениях коэффициента сцепления. Таким образом, можно сразу заметить моментальное изменение значений коэффициента сцепления и с максимальной точностью определить область проблемного участка ИВПП. Такое исполнение тележки обеспечивает повышение её эксплуатационной эффективности и надёжности.
[33]Аэродромная тормозная тележка, выполненная в соответствии с полезной моделью, обеспечивает более высокую точность измерения значений коэффициента сцепления с аэродромным покрытием ИВПП по сравнению с известными аналогичными прототипами и возможность модульной замены узлов. Она проста по конструкции и удобна в эксплуатации. Данное изделие уже успешно прошло испытания и получило ряд положительных отзывов от работников аэродромных служб.
