Пневматическая система подвески и виброзащиты, в которой применяются низкофрикционные тросовые демпферы - RU2015136772A

1. Тросовый демпфер для защиты от вибраций между носителем и полезной нагрузкой, содержащий:

a) множество пневматических цилиндров на аэростатических опорах, по существу, идентичной конструкции;

b) траверсу, соединенную со свободными концами штоков поршней упомянутых цилиндров на аэростатических опорах, причем траверса и штоки цилиндров представляют собой часть подвижного узла;

c) трос, первый конец которого прикреплен к траверсе, а второй конец прикреплен к полезной нагрузке;

d) шкив по которому протянут трос;

e) систему линейных направляющих и каретки, направляющую упомянутый подвижный узел;

f) шасси к которому прикреплены шкив, пневматические цилиндры на аэростатических опорах и вал;

g) пневматическую систему,

при этом:

шасси надежно установлено на каркас упомянутого носителя,

а каждый из упомянутых пневматических цилиндров на аэростатических опорах:

жестко установлен на упомянутое шасси,

ориентирован в направлении общей ориентации, так что толкание каждого поршня пневматических цилиндров на аэростатических опорах приводит к нулевому моменту на траверсе при уравновешивании натяжения упомянутого троса, синхронно в общем направлении, параллельном направлению общей ориентации, и когда к участку цилиндра из числа упомянутых цилиндров на аэростатических опорах приложено давление воздуха;

штоки поршней каждого из пневматических цилиндров оканчиваются: первым концом - на траверсе, а вторым концом - в центре головок поршней цилиндров на аэростатических опорах;

трос протянут от траверсы в направлении, параллельном упомянутому направлению общей ориентации, и к пневматическим цилиндрам на аэростатических опорах, так что натяжение в тросе противодействует силе, прикладываемой штоками поршней цилиндров на аэростатических опорах к траверсе;

шкив прикреплен к шасси таким образом, что его колесо может вращаться, а по нему протянут упомянутый трос, так что упомянутый трос может прикладывать силу к траверсе и полезной нагрузке;

система линейных направляющих и каретки жестко прикреплена к шасси и ограничивает движение упомянутого подвижного узла, проходя в направлении, параллельном упомянутому направлению общей ориентации; и

пневматическая система содержит источник воздуха и регулятор давления воздуха для доставки регулируемой порции сжатого воздуха ко впускным отверстиям цилиндров на аэростатических опорах посредством воздуховода, при этом:

давление воздуха и расходы воздуха, подаваемого пневматической системой к отверстиям каждого из цилиндров на аэростатических опорах, являются такими, что обеспечивают требуемую силу для поддержания на траверсе нулевого момента, а для симметричных компоновок давление оказывается, по существу, идентичным, так что цилиндры на аэростатических опорах работают, по существу, синхронно; и

давление воздуха, подаваемое на пневматические цилиндры на аэростатических опорах, обуславливает приложение силы к головкам их соответствующих поршней и является достаточным для того, чтобы вызвать движение головок поршней, по существу, без трения и с противодействием цилиндрам на аэростатических опорах посредством аэростатической опоры,

а за счет этого полезная нагрузка и упомянутый носитель, по существу, защищены от вибраций друг друга на частоте, превышающей резонансную частоту тросового демпфера.

2. Тросовый демпфер по п. 1, в котором трос направлен через множество шкивов, чтобы таким образом прикладывать силу в требуемом направлении и с требуемым выигрышем в силе к полезной нагрузке.

3. Тросовый демпфер по п. 1, в котором трос прикладывает силу к полезной нагрузке, по существу, в горизонтальном направлении, за счет чего осуществляется виброзащита полезной нагрузки от влияний поперечных движений упомянутого носителя.

4. Тросовый демпфер по п. 1, в котором трос прикладывает силу к полезной нагрузке, по существу, в вертикальном направлении, за счет чего осуществляется подвеска полезной нагрузки на тросе и ее виброзащита им от влияний вертикальных движений носителя.

5. Тросовый демпфер по п. 1, в котором система линейных направляющих и каретки содержит, по меньшей мере, один вал, а каждый такой вал, являясь гладким и прямым, жестко прикреплен к шасси, ориентирован в направлении, параллельном направлению общей ориентации, вставлен в отверстие в траверсе, так что допускает плавное движение траверсы по упомянутому валу таким образом, что трение, по существу отсутствует, и таким образом, который ограничивает перемещения направляющей траверсы направлением, параллельным упомянутому направлению общей ориентации, и при этом каждый вал вставлен сквозь отдельное отверстие в упомянутой траверсе, а

за счет этого аэростатическая опора может облегчить движение с малым трением.

6. Тросовый демпфер по п. 1, содержащий контроллер и входной датчик, причем входной датчик выбран из группы, состоящей из измерительных преобразователей перемещения, тахометров, тензометрических датчиков нагрузки, датчиков деформации, акселерометров, креномеров, исполнительных механизмов привода скорости вращения, гироскопов, манометров, термометров, барометров, инфракрасных, радиолокационных и лазерных дальномеров, посредством которых упомянутый контроллер регулирует упомянутый регулятор давления воздуха по п. 1, управляя упомянутым тросовым демпфером.

7. Тросовый демпфер по п. 1, в котором носитель является транспортным средством, полезная нагрузка является подвесной, а упомянутый тросовый демпфер защищает полезную нагрузку от вибраций носителя.

8. Тросовый демпфер по п. 1, в котором упомянутый каркас по п. 1 является буксировочной рамой буксируемого носителя.

9. Тросовый демпфер по п. 7, в котором упомянутый носитель является летательным аппаратом - носителем и при этом упомянутая нагрузка содержит прибор, выбираемый из группы, состоящей из гравиметров, гравитационных градиометров, магнитометров, индукционных катушек, радаров, лидаров, акселерометров, исполнительных механизмов привода скорости вращения, оптических датчиков, съемочных камер и целеуказательных устройств.

10. Тросовый демпфер по п. 9, в котором упомянутый носитель является буксируемой воздушной электромагнитной гондолой, а упомянутая полезная нагрузка содержит магнитометр, причем упомянутый тросовый демпфер выполнен с возможностью, по существу, защиты полезной нагрузки от вибраций на частотах 3 Гц и выше.

11. Тросовый демпфер по п. 1, в котором упомянутая пневматическая система содержит:

a) буферный резервуар;

b) накопительный резервуар;

c) первый воздуховод, соединяющий упомянутый регулятор давления по п. 1 с упомянутым буферным резервуаром;

d) второй воздуховод, соединяющий упомянутый буферный резервуар с упомянутым накопительным резервуаром;

e) коллектор, соединяющий отверстия участка цилиндра из числа упомянутых пневматических цилиндров на аэростатических опорах;

f) третий воздуховод, соединяющий упомянутый коллектор с упомянутым воздуховодом,

при этом:

упомянутый регулятор давления служит для управления давлением воздуха, подаваемого из источника воздуха в упомянутый буферный резервуар;

упомянутый буферный резервуар выполнен с возможностью поддерживать порцию сжатого воздуха под давлением, управляемым посредством упомянутого регулятора давления воздуха, вызывая протекание порции воздуха под отрегулированным давлением в накопительный резервуар;

упомянутый буферный резервуар имеет объем, достаточно большой, чтобы его давление не изменялось значительно в результате флуктуаций давления в пневматических цилиндрах на аэростатических опорах,

вследствие чего:

для управления подачей воздуха по упомянутому второму воздуховоду, количественно совпадающей с потерями воздуха из аэростатических опор упомянутых цилиндров на аэростатических опорах, пропускная способность упомянутых первого, второго и третьего воздуховодов такова, что любой перепад давления вдоль упомянутых воздуховодов, по существу, не препятствует переносу воздуха между упомянутыми резервуарами и является достаточным для подачи воздуха с регулируемым расходом к аэростатическим опорам в пневматических цилиндрах таким образом, что они смогут функционировать правильно;

объем упомянутого накопительного резервуара можно регулировать для управления резонансной частотой упомянутого тросового демпфера, а

упомянутые питательный, буферный и накопительный резервуары можно устанавливать на каркас упомянутого носителя.

12. Тросовый демпфер по п. 11, в котором упомянутые питательный, буферный и накопительный резервуары содержат множество камер, взаимосвязанных посредством клапанов, вследствие чего объемы резервуаров можно регулировать и тем самым управлять резонансными и пневматическими свойствами тросового демпфера.

13. Система виброзащиты и подвески, предназначенная для подвески полезной нагрузки на носителе и для защиты от вибраций между упомянутым носителем и упомянутой полезной нагрузкой, содержащая множество тросовых демпферов, выбираемых из группы тросовых демпферов по пп. 1-12, причем в этой системе:

a) упомянутый носитель содержит каркас;

b) каждое шасси упомянутых тросовых демпферов прикреплено к упомянутому каркасу;

c) тросы упомянутых тросовых демпферов прикреплены к упомянутой полезной нагрузке;

d) упомянутые тросы прикладывают силы к полезной нагрузке во множестве направлений; и

e) по меньшей мере, один из тросов прикладывает силу подвески к полезной нагрузке.

14. Система по п. 13, в которой упомянутые тросовые демпферы:

прикладывают к полезной нагрузке по п. 13 силы, по меньшей мере, в трех существенно отличающихся горизонтальных направлениях и

прикладывают к упомянутой полезной нагрузке силу, по существу, в вертикальном направлении,

при этом упомянутая полезная нагрузка подвешивается и защищается от вибраций в трех направлениях, за счет чего некоторые тросовые демпферы могут прикладывать к полезной нагрузке, по существу, горизонтальные силы, а другие тросовые демпферы могут прикладывать к полезной нагрузке, по существу, вертикальные силы.

15. Система по п. 13, содержащая контроллер, причем упомянутый контроллер выполнен с возможностью оптимизирования функционирования упомянутой системы виброзащиты и подвески путем приема входного сигнала, по меньшей мере из одного датчика, а упомянутый входной датчик выбирается из группы, состоящей из измерительных преобразователей перемещения, тахометров, тензометрических датчиков нагрузки, датчиков деформации, акселерометров, креномеров, исполнительных механизмов привода скорости вращения, гироскопов, манометров, термометров, барометров, и инфракрасных, радиолокационных и лазерных дальномеров, посредством которых упомянутый контроллер регулирует давление воздуха, по меньшей мере, в одном регуляторе давления воздуха тросового демпфера, который упомянутая система виброзащиты и подвески содержит.

16. Система по п. 15, в которой упомянутый контроллер:

принимает входные сигналы из измерительных преобразователей перемещения, измеряющих перемещения траверс тросовых датчиков, которые содержит система;

посылает выходные сигналы, которые изменяют уставки регуляторов давления воздуха упомянутых тросовых демпферов в соответствии в упомянутыми входными сигналами.

17. Система по п. 13, в которой упомянутый носитель является летательным аппаратом - носителем, а упомянутая полезная нагрузка содержит прибор, выбираемый из группы, состоящей из гравиметров, гравитационных градиометров, магнитометров, индукционных катушек, радаров, лидаров, акселерометров, исполнительных механизмов привода скорости вращения, оптических датчиков, съемочных камер и целеуказательных устройств.

18. Система по п. 13, в которой

a) упомянутый каркас является буксировочной рамой буксируемого летательного аппарата - носителя;

b) в состав упомянутого буксируемого летательного аппарата - носителя входит бортовая электромагнитная система;

c) упомянутая полезная нагрузка содержит бортовой магнитометр;

d) резонансная частота упомянутых тросовых демпферов и упомянутой системы виброзащиты и подвески меньше 1 Гц;

e) полезная нагрузка эффективно защищена от вибраций носителя на частотах 3 Гц и выше;

f) для обеспечения виброзащиты, по существу, в горизонтальных направлениях применяются, по меньшей мере, три тросовых демпфера, а

g) для обеспечения виброзащиты, по существу, в вертикальном направлении применяется, по меньшей мере, один тросовый демпфер.