一种直升机用吊挂装置及方法

技术领域

本发明属于直升机外吊挂领域，涉及一种直升机用吊挂装置及方法。

背景技术

直升机在执行货物吊挂运输任务时，由于吊挂物重量较大，飞行高度较高，且飞行距离较远，要求对货物必须百分百可靠吊挂，否则将对地面人员及财产安全造成及其严重的威胁。因此，吊挂装置必须安全、可靠。此外，由于直升机执行吊挂任务需满足及时性，对于无法实现空中投放的货物，吊挂至目的地后，须第一时间完成挂钩打开，尤其在作战任务中，直升机必须立即撤出战区，否则将成为敌人的活靶子。

目前，直升机用货物吊挂类设备，其锁死性能并非完全可靠，在飞机开车状态下，甚至飞机必须落地，地勤人员快速接近飞机取下货物后，飞机才能离开，效率低下，对飞行员、飞机和地勤人员安全有很大影响。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种直升机用吊挂装置及方法，实现快速投放货物，很好的保护相关人员、财产和直升机安全，快捷方便，可靠性、安全性高。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种直升机用吊挂装置，包括挂钩、压杆和摇杆；

挂钩第一端铰接固定设置；压杆第一端设置有第一压块，压杆中间部位铰接固定设置；摇杆第一端铰接固定设置，摇杆第二端设置有第二压块，摇杆中部下方设置有支撑点；

当装置吊挂锁紧时，挂钩第二端与第一压块接触，挂钩第二端给第一压块远离挂钩方向的力，压杆第二端与第二压块接触，摇杆与支撑点接触，压杆第二端对第二压块施加的压力作用线位于摇杆铰接位置下方。

优选的，第一压块和第二压块均采用滚轮。

优选的，摇杆中间部位铰接有连杆第一端，连杆第二端铰接有曲柄第一端，曲柄第二端铰接固定设置。

优选的，摇杆第一端连接有电机。

进一步，挂钩上设置有称重传感器。

优选的，挂钩第一端的铰接点靠近挂钩第一端设置，挂钩第一端远离挂钩第二端的一侧设置有接近传感器。

一种基于上述任意一项所述装置的直升机用吊挂方法，当进行货物吊挂时，货物吊挂在挂钩上，挂钩第二端与第一压块接触，货物重力通过挂钩传递给压杆，挂钩第二端给第一压块远离挂钩方向的力，压杆第二端朝向摇杆第二端转动，压杆第二端与第二压块接触，压杆第二端对第二压块施加的压力作用线位于摇杆下方，使摇杆与支撑点接触；

当投放货物时，摇杆绕摇杆第一端向上转动，第二压块与压杆第二端脱离，压杆在挂钩压力的作用下转动，第一压块与挂钩第二端脱离，挂钩绕挂钩第一端转动，货物从挂钩中脱离。

优选的，货物触地时，当挂钩上的称重传感器测量得到的重量小于门限值，电机转动，带动摇杆绕摇杆第一端向上转动，使货物从挂钩中脱离。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明所述装置通过杠杆原理，挂钩对压杆施加压力，压杆始终压向第二压块，产生负角度，使摇杆始终贴合支撑点，利用负角度锁死原理实现可靠锁死，比常规依靠摩擦力锁死更加可靠、安全，并且在需要投放货物时，仅需要将摇杆向上抬起，使第二压块与压杆第二端脱离，不需要地勤人员协助，便能够实现货物自动脱离，安全系数高。

进一步，第一压块和第二压块均采用滚轮，在脱离时，减少脱离的摩擦阻力，避免卡顿，从而实现快速脱离投放。

进一步，通过控制电机转动，便能够实现装置分离投放，方便快捷，不需要地勤人员协助，仅通过驾驶员便能够操作。

进一步，能够通过称重传感器检测的重量信息，驾驶员进行投放，保证货物安全和可靠投放，并且能够通过门限值实现自动投放，实现快速、自动投放货物。

进一步，通过接近传感器检测挂钩第一端与其的距离，从而获取挂钩打开和闭合状态，方便驾驶员判断挂钩开合状态，确保飞机的安全，提高了货物吊挂、运输效率。

本发明所述方法能够快速吊挂装载，运输过程可靠吊挂，并且在需要投放时，仅需要将摇杆向上抬起，使第二压块与压杆第二端脱离，不需要地勤人员协助，便能够实现货物自动脱离，安全系数高。

进一步，货物触地时，通过门限值对实际重量进行比对，能够自动控制电机带动摇杆绕摇杆第一端向上转动，使货物从挂钩中脱离。无需飞行员操纵货物投放，无需地勤人员取下货物，无需飞机落地，实现快速、自动投放货物。

附图说明

图1为本发明的货物吊挂结构示意图；

图2为本发明的货物投放结构示意图。

其中：1-曲柄；2-连杆；3-第二压块；4-压杆；5-第一压块；6-货物；7-称重传感器；8-挂钩；9-接近传感器；10-摇杆；11-锁死面；12-支撑点。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图1所示，为本发明所述的直升机用吊挂装置，包括挂钩8、压杆4和摇杆10。

挂钩8共有两端，挂钩8第一端铰接固定设置，压杆4位于挂钩8第二端侧方；压杆4共有两端，压杆4第一端设置有第一压块5，压杆4中间部位铰接固定设置，挂钩8第二端底部与压块顶部朝向挂钩8第一端一侧接触；摇杆10共有两端，摇杆10位于挂钩8正上方，摇杆10第一端铰接固定设置，摇杆10第二端设置有第二压块3，摇杆10中间部位正下方设置有支撑点12；摇杆10中间部位铰接有连杆2第一端，连杆2第二端铰接有曲柄1第一端，曲柄1第二端铰接固定设置。

当装置吊挂锁紧时，挂钩8第二端与第一压块5压紧接触，接触点为第一压块5顶部朝向挂钩8第一端位置，挂钩8第二端给第一压块5远离挂钩8方向的力，压杆4第二端与第二压块3压紧接触，摇杆10与支撑点12接触，压杆4第二端对第二压块3施加的压力作用线位于摇杆10铰接位置下方。

第一压块5和第二压块3均采用滚轮。从而在脱离时，减少脱离的摩擦阻力，避免卡顿，从而实现快速脱离投放。

压杆4第二端设置有L型的锁死面11。

曲柄1第二端连接有电机，通过控制电机转动，便能够实现装置分离投放，方便快捷，不需要地勤人员协助，仅通过驾驶员便能够操作。

挂钩8上设置有称重传感器7，能够通过称重传感器7检测的重量信息，驾驶员进行投放，保证货物6安全和可靠投放，并且在货物6触地时，能够通过门限值实现快速、自动投放货物6。

挂钩8第一端的铰接点靠近挂钩8第一端设置，挂钩8第一端原理挂钩8第二端的一侧设置有接近传感器9，通过接近传感器9检测挂钩8第一端与其距离，从而获取挂钩8打开和闭合状态，方便驾驶员进行判断，确保飞行及吊挂运输安全，提高了货物6吊挂和运输效率。

如图1所示，当吊挂装置进行货物6运输时，货物6吊挂在挂钩8上，货物6重力通过挂钩8传递给压杆4，压杆4受挂钩8压力F1，产生逆时针转矩M1，使压杆4产生逆时针旋转趋势。压杆4第二端的锁死面11将M1传递至摇杆10第二端的第二压块3滚轮上，对第二压块3产生斜向下压力F2；因F2作用线与摇杆10连心线存在负向夹角α，所以力F2对摇杆10杆会产生顺时针转矩M2，转矩M2使摇杆10产生顺时针旋转趋势。摇杆10落在支撑点12上，支撑点12对摇杆10起支撑和限位作用，支撑点12的作用力产生的转矩与M2平衡，使锁闭机构处于平衡状态。

因此，货物6吊挂状态下，摇杆10始终受压，机构始终可以保持可靠锁死，根据受力分析可知，吊挂载荷越大，摇杆10受压力越大，锁闭结构锁死越可靠。

如图1所示，当需要投放货物6时，曲柄1带动连杆2转动，在临界状态时，根据力矩平衡原理，锁死面11受M2作用，连杆2需施加大小相同、方向相反的逆时针力矩，进一步可知曲柄1带动连杆2转动的力矩M3，即可知伺服电机的最小启动力矩为M3。根据杠杆原理，货物6重力经各级杠杆传递后，伺服电机启动力矩将远远小于货物6重力产生的力矩。

如图2所示，当投放货物6时，伺服电机以大于M3的启动力矩M

为实现货物6触地自动投放，将挂钩8本体设计成具备称重功能的应变式传感器，输出的称重信号经比较、放大处理后传输给飞行控制系统，实时显示吊挂重量值，包括因冲击或加速度引起的重量变化值。

当飞机吊挂货物6飞行至目的地后，飞机降低高低，货物6触地，挂钩8上的重量瞬间减小，当重量小于预先设定的门限值后，重量信号触发飞行控制系统继电器，系统自动启动伺服电机，从而打开挂钩8，快速完成货物6触地自动投放任务。

如图2所示，当机构复位时，向上扳动挂钩8，压杆4受挂钩8向上的分力作用而顺时针旋转，挂钩8第二端滑过压杆4的第一压块5滚轮，进入锁死面11锁死区域，压杆4受挂钩8向上的分力作用而顺时针旋转，当压杆4第二端顶部斜面掠过摇杆10的第二压块3滚轮后，第二压块3滚轮落回到锁死面11内，同时连杆2和曲柄1也完成复位动作。之后在挂钩8重力作用下，挂钩8第二端压在压杆4的第一压块5滚轮上，整个机构完成复位。

为实现吊挂装置挂钩8打开、关闭状态的实时监测，应用基于霍效应的非接触式接近传感器9，将状态信号实时传输给飞行控制系统，实现快速、准确的位置状态监测。接近传感器9的感应探头固定安装在装置外壳上，磁性标靶安装在挂钩8上并随挂钩8转动。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。