Eero Säde

HELIKOPTER ROBINSON R-44

KEREVÄLISE LISAVARUSTUSE

PROJEKTEERIMINE

LÕPUTÖÖ

Mehaanikateaduskond

Masinaehituse eriala

Tallinn 2014

2

Tõendan, et lõputöö on minu, Eero Säde kirjutatud. Töö koostamisel kasutatud teiste autorite, sh

juhendaja loome- ja teadustööde seisukohad on viidatud.

Lõputöö koostamine, kaitsmine ja selles sisalduv informatsioon on prima facie õppeotstarbeline ja

töö on kaitstud autoriõiguse seadusega, mille kohaselt on autoril töö suhtes mittevaralised õigused.

Juhul, kui seda lõputööd kasutatakse muudel põhjustel kui reprodutseerimine õppe- ja teaduslikel

eesmärkidel, mis ei ole ajendatud ärilistest huvidest, siis laienevad lõputöö autorile lisaks

mittevaralistele õigustele ka varalised õigused.

Lõputöö autor: Eero Säde ....................................................

(allkiri ja kuupäev)

Üliõpilase kood m0786k

Õpperühm KMI91/101

Lõputöö vastab ülesandele ja kehtivatele nõuetele.

Juhendajad: Tavo Kangru .........................................

(allkiri ja kuupäev)

Rain Muru .........................................

(allkiri ja kuupäev)

Kaitsmisele lubatud “......”.............. 20....a

Mehaanikateaduskonna dekaan

Vello Vainola ....................................

(allkiri)

3

SISUKORD

Lühendite loetelu .................................................................................................................................. 5

Sissejuhatus .......................................................................................................................................... 6

1. Ettevõtte iseloomustus .................................................................................................................. 9

2. Tehniline osa ............................................................................................................................... 11

2.1 Analoogsed tooted ............................................................................................................... 11

2.1.1. Helikopteri väline platvorm .............................................................................................. 11

2.1.2 Tyler Special Operations Platform (TSOP) ....................................................................... 13

2.2 Helikopter Robinson R44 .................................................................................................... 17

2.2.1 Iseloomustus ................................................................................................................. 17

2.2.2 R44 versioonid ............................................................................................................. 21

2.2.3 R44 kasutatav väline lisavarustus ................................................................................ 23

2.3 Projekteerimise tingimused ................................................................................................. 27

2.3.1 Seadusandlus ...................................................................................................................... 27

2.3.2 Aerodünaamika .................................................................................................................. 28

2.3.3 Mass ja tasakaal ................................................................................................................. 29

2.3.4 Materjalid ........................................................................................................................... 31

2.3.5 Inimkeha standardmõõdud ................................................................................................. 31

2.3.6 Kopteri kere kinnituspunktid ............................................................................................. 33

2.4 Konstruktsiooniline lahendus .............................................................................................. 35

2.5 Massi ja tasakaaluarvutused ................................................................................................ 36

2.6 Toruraami tugevusarvutus ................................................................................................... 41

4

2.7 Ühenduspõlvede tugevusarvutus ......................................................................................... 47

2.8 Vaheklambrid ...................................................................................................................... 50

2.9 Otsaklambrid ....................................................................................................................... 51

2.10 Isteraam ............................................................................................................................... 56

2.11 Pikk alusraam ...................................................................................................................... 59

2.12 Ohutus- ja kinnitusvahendid ................................................................................................ 59

2.13 Viimistlus............................................................................................................................. 61

2.14 Platvormi massikese ............................................................................................................ 62

3. Majanduslik osa .......................................................................................................................... 63

Kokkuvõte .......................................................................................................................................... 65

Summary ............................................................................................................................................ 68

Viidatud allikad .................................................................................................................................. 70

LISA 1. Disaster response litter ......................................................................................................... 73

LISA 2. Ostutoodete hinnakalkulatsioon ........................................................................................... 74

LISA 3. R-44 isteraam ....................................................................................................................... 75

LISA 4. R-44 pikk alusraam .............................................................................................................. 76

LISA 5. Isteraami üldkoost ................................................................................................................ 77

LISA 6. Pika alusraami üldkoost........................................................................................................ 78

LISA 7. Pikk alusraam ....................................................................................................................... 79

LISA 8. Isteraam ................................................................................................................................ 80

LISA 9. Risttoru raam ....................................................................................................................... 81

LISA 10. Klamber HT-RT1 ............................................................................................................... 82

LISA 11. Klamber HT-R44-V-E ........................................................................................................ 83

LISA 12. Klamber HT-R44-V-T ........................................................................................................ 84

LISA 13. Klamber HT-R44-P-E ........................................................................................................ 85

LISA 14. Klamber HT-R44-P-T ........................................................................................................ 86

5

LÜHENDITE LOETELU

NATO North Atlantic Treaty Organisation

R44 Robinson R-44

VIP Very Important Person

SAR Search and Rescue

HNS Host nation support

TSOP Tyler special operations platform

USA United States of America

SWAT Specal weapons and tactics

RHC Robinson Helicopters Company

FAA Federal Aviaton Administration

EASA European Aviation Safety Agensy

POH Pilot operating handbook

FEM Finite element modeling

CAD Computer-Aided Design

FEA Finite Element Analysis

MK Massikese

6

SISSEJUHATUS

Lõputöö teema valik tuli päevakorda mõni aeg tagasi, kui õhuväe helikoptereid hakati aktiivsemalt

kasutama nii kaitseväe väljaõppes missiooniüksuste treeningul kui ka kaitseväe- ja politsei

eriüksuste õhutoetusena. Kuna õhuväe helikopteri tüübiks on Robinson R44 (edaspidi R44), mis on

oma klassilt väikeklassi helikopter, siis on ta ülesannete täitmisel oma varustuse tõttu väga piiratud

võimalustega. Samas suureks eeliseks keskklassi helikopterite ees on lennutunni maksumus, kus

vahe on kümnekordne ja seega säästab oluliselt väljaõppe hinda.

Praegusteks põhilisteks ülesanneteks on sellel helikopteril vaatlus-, otsingu-, patrull-, eskort-,

aerofoto-, transport-, VIP-, luure- ja jälituslennud. Lisaks sellele koolitatakse sellel helikopteril

välja õhuväe helikopteripiloote ja operaator-vaatlejaid. Koostöös teiste üksustega on vaja teostada

vastavalt nende vajadustele eriülesandeid nagu relvastatud tuletoetus õhust, mida on senini tehtud

R44 pealt aga suurte raskustega.

Põhilisteks miinuseks on eriüksuslase sundasend helikopteris, mis ei luba sobivat laskeasendit lennu

ajal sisse võtta, samuti on ruumi helikopteris väga minimaalselt, et teistsugune asend laskjale sobiv

oleks. Teiseks oluliseks miinuseks on senini olnud laskuri piiratud vaate- ja tegutsemisväli. Kuna

laskur asub helikopteris peab ta oma keha helikopterist väljapoole küünitama ja selle tulemusel ei

ole laskeasend piisavalt stabiilne. Mõnikord nõuab ülesanne eriüksuslase kiiret kohaletoimetamist

õhust objektidele, kus on oluline eriüksuslase kiire väljumine maandunud helikopterist. Seda ei saa

samuti R44 pealt piisavalt kiiresti teostada, sest reisijate kohad helikopteris on kitsad ja

täisvarustuses eriüksuslane võib sinna kinni jääda. Senimaani on ülesannete täitmine jäänud

raskendatuks eelpool nimetatud põhjuste tõttu.

Arendustööd antud vallas ei ole tehtud, kuna oli teada, et sõjalise riigikaitse arengukava aastateks

2009-2018 näeb ette, et õhuvägi saab multifunktsionaalsete helikopterite näol taktikalise

transpordivõime. Kava järgi pidid kasutusse tulema võimalikult laia kasutusalaga ja

multifunktsionaalsed kopterid, millega on võimalik rahuajal transportida isikkoosseisu, sooritada

vaatluslende, toestada meditsiinilisi evakuatsioonilende; samuti vajadusel toetada sisejulgeolekut

7

(nt piirivalvet otsingu- ja päästelendudega). Korralik pääste- ja otsingulendude võime (Search and

Rescue, SAR) on ka üheks eelduseks NATO õhuturbehävitajate baseerumiseks Eestis. [1: 11]

Paraku ei saanud antud arengukava kasutada Eestit tabanud majandussurutise tõttu, mille tulemusel

teostati riigiasutustes suuri rahalisi kärpeid ja loobuti eelnevalt koostatud kavadest.

Majandusolukorra stabiliseerudes hakati koostama uusi kavasid ja nüüd on valminud uus riigikaitse

arengukava aastateks 2013-2022, mille valitsus kiitis heaks 24.01.2013.[2]

Kahjuks õhuväele see lennunduse suunal häid uudiseid ei toonud, sest välja on jäetud eelpool

mainitud multifunktsionaalsete kopterite hankimine [2].

Vastava kinnituse on andnud kaitseväe juhataja kindralmajor Riho Terras, et „arengukava

koostades on lähtutud teadmisest, et teatud asju on Eesti nii või teisiti võimeline tegema koos

liitlastega“ [3]. Ta tunnistas, et „mitu hanget, näiteks kopteriost, kiirkaatrid või uued lennukid,

jäävad esialgu unistuseks, küll aga annab neid meile vajadusel NATO“[3].

Tulenevalt sellest poliitilisest otsusest tuleb jätkata hetkel kasutuses oleva tehnikaga ja sooritada

helikopterilende R44-ga. Samas tuleb mõelda ka arengu peale ja välja töötada uusi tehnilisi

lahendusi suurendamaks lennuoperatsioonide tõhusust. Kuna nõudlus õhuoperatsioonide järele

kasvab ja ülesandeid tuleb pidevalt juurde, siis tuli välja selgitada, mida täpsemalt oleks otstarbekas

ja vajalik väikehelikopteri juures arendada. Lennubaasi kopterite eskadrillis on leitud, et paremaks

toetuseks oleks vaja erinevaid vahendeid, mida saaks helikopterile kinnitada ja vajadusel eemaldada

kui neid ei kasutata. Kuna hetkel turul selliseid tooteid R44-le ei toodeta tuleb need ise

projekteerida. Samas sarnaseid lisavarustusekomplekte toodetakse teistele väikehelikopteri

markidele nagu Eurocopter AS350 ja MD Helicopters MD-500. Seega saame eeskujuks võtta

sarnased tooted, et projekteerida R44 jaoks vajalikud lisavarustuse komplektid. Projekteevitavatest

toodetest kõige vajalikumaks on eriüksuslaste helikopteriväline platvorm R44–le. Platvorm

võimaldab eriüksuslasel lendava helikopteri pardalt efektiivselt ja ohutult teostada õhutuletoetuse

ülesandeid. Projekteeritava toote olulisemateks näitajateks on piisav tugevus, jäikus ja

kergekaalulisus.

Lennubaasis ja ka Eesti kaitseväes kahjuks puuduvad tootmisvõimalused ja nimetatud toode tuleb

toota masinaehitusega tegelevates firmades. Eesmärk on välja töötada koostejoonised ja nõuded, et

masinaehitusfirmad saaksid antud jooniste ja kriteeriumite järgi toota etteantud toote. Välisturul

oleks tootel turgu politsei- ja militaarüksustel, kes kasutavad samuti helikopterit R44.

8

Lõputöös tuuakse välja erinevad arvutused ja graafiline materjal selede ja tabelite näol. Esimeses

peatükis tutvustatakse ettevõtet. Teises, tehnilises peatükis, tutvustatakse projekteeritava

lisavarustuse analooge, projekteerimise tingimusi, tuuakse välja helikopteri R44 ülevaade ja

tehnilised andmed, tugevusarvutused, massi- ja tasakaaluarvutused. Kolmandas peatükis

käsitletakse materjalide kulu ja hindu. Kokkuvõttes tuuakse välja püstitatud probleemide

lahendused ja saadud tulemused. Lisades on suuremahulised tabelid ja väljatöötatud lisavarustuse

koostejoonised.

9

1. ETTEVÕTTE ISELOOMUSTUS

Kaitsevägi on vabariigi valitsuse alluvuses olev sõjaväeliselt korraldatud täidesaatva riigivõimu

asutus, mis asub kaitseministeeriumi valitsemisalas. Kaitsevägi koosneb maaväest, mereväest ja

õhuväest. Õhuvägi jaguneb õhuväe staabiks, õhuseiredivisioniks ja lennubaasiks. [4]

Õhuväe allüksusena on lennubaasi olulisemateks funktsioonideks, vastavalt kaitseväe keskpikale

arengukavale, osaleda miinimumnõuetele vastava õhuturbe (Quick Reaction Alert) ja

rahvusvahelise koostöö tagamiseks vajaliku vastuvõtva riigi toetuse (Host Nation Support)

väljaarendamises. [Op. cit.]

Ämari lennuväli rajati 1945. aastal nõukogude võimu perioodil varulennuväljaks. 1952. aastal võeti

see kasutusele põhilennuväljana. Ulatuslikum arendustegevus algas 1956. aastal ja tipnes 2500

meetri pikkuse, 60 meetri laiuse ja 180 tonnise kandevõimega lennuraja ehitamisega. 1970. – 1980.

aastatel oli Ämari lennubaas intensiivselt kasutusel mereväe pommituslennuväe treeningbaasina.

Peamiste õhusõidukitena baseerusid lennuväljal SU-24 (FENCER) keskmaapommitajad, AN-12

(CUB) ja AN-26 (CURL) transpordilennukid. [Op. cit.]

Eesti Vabariik võttis lennuvälja üle 1992. aastal ning andis selle teede- ja sideministeeriumi

haldusalasse. 3. aprillil 1996. aastal läks lennuväli üle kaitseministeeriumile. Sama aasta 19.

detsembril sai Ämari lennuväli õhuväe staabi valdusesse. 15. mail 1997. aastal asutati lennubaas,

mille asukohaks on Ämari. [Op. cit.]

2004. aastani asus lennubaasis ka ajateenijate väljaõppekeskus, kus toimus kutsealuste väljaõpe

ning teenistus lennubaasi sõjaväepolitsei eskadrillis ülesandega tagada baasi julgeolek ja kaitse.

Pärast viimase ajateenijatest allüksuse reservi arvamist 2004. aasta kevadel moodustavad baasi

isikkoosseisu ainult tegevteenistuses olevad kaadrikaitseväelased ja tsiviilteenistujad. [Op. cit.]

2011.-2012. aastatel valmis Ämaris minimaalnõuetele vastav vastuvõtva maa toetusega HNS (Host

Nation Support) tertsiaarlennuväli, mis võimaldab lisaks õhuturbeoperatsioonide toetamisele ka

transpordilennukite vastuvõtmist ja kauba käitlemist. 2013. aastal ehitatati Ämaris

10

minimaalnõuetele vastav lennuväli, et vajadusel oleks võimalik õhuturbeoperatsioone teostada

Eestist. [Op. cit.]

Lennubaasi ülesanneteks on:

Eesti Vabariigi õhuruumi puutumatuse järelevalve ning kollektiivse enesekaitsesüsteemi

õhuturbes osalemine ja selle toetamine,

Eesti Vabariigi õhuruumis ja selle lähiümbruses lendavate objektide avastamise ja

identifitseerimise toetamine ning osalemine NATO integreeritud õhukaitsesüsteemis,

kaitseväe lennutegevuse korraldamine ja teostamine vastavuses kehtivate õigusaktidega,

reservüksuste ettevalmistamine, väljaõppe administratiivse ja tagalatoetuse tagamine, oma

allüksuste lahinguvalmiduse tagamine, sõjaaja ja reservüksuste formeerimise

ettevalmistamine ja läbiviimine, väeüksuse infrastruktuuri hooldamine ja remontimine

väeüksuse põhimääruses sätestatud ulatuses.

Lisaks sellele teeb lennubaas tihedat koostööd tsiviil lennujuhtimiskeskuste, vallavalitsuste,

Päästeameti ja Politsei- ja Piirivalveametiga. Lennubaasi kopterid Robinson R44 (4 tk) osalevad

otsingu- ja päästeoperatsioonidel ning lennukid An-2 COLT (2 tk) aitavad sageli Päästeametit

metsakustutustöödel. Renditud on ka treeningreaktiivlennukid Aero L-39 Albatros (2 tk) õhuseire

radarisihitajate väljaõppeks ja oskuste säilitamiseks. [Op. cit.]

Helikoptereid ja lennukeid kasutatakse kaitseväe väljaõppe toetuseks, langevarjuhüpeteks,

kaubaviskamiseks, eskordiks, operatiivseks sidepostiks, transpordi- ja metsakustutusülesanneteks

ning vaatlus-, otsingu-, aerofoto- ja VIP-lendudeks. Lennubaas on võimeline ka toetama Eesti

tsiviilstruktuure erioperatsioonide läbiviimisel. [Op. cit.]

Mitmete eelpool nimetatud eriülesannete täitmine oleks lihtsustatud kui kopteril R44 oleks olemas

väline platvorm, mida hetkel aga ei toodeta. Väikeklassikopteri R44-le platvormi projekteerimiseks

tuleb eelnevalt vaadelda juba olemasolevaid tooteid teistele kopteri tüüpidele.

11

2. TEHNILINE OSA

2.1 Analoogsed tooted

2.1.1. Helikopteri väline platvorm

Helikopterile külge kinnitavat platvormi hakati esmalt kasutama militaarstruktuurides. Teadaolevalt

4. augustil 1950 a. vaid üks kuu pärast Korea sõja algust viidi läbi esimene meditsiiniline

evakuatsioonilend helikopteril Bell 47 (vt sele 1). Haavatut veeti korv kanderaamil, mis oli

kinnitatud väliselt väikese helikopteri telikule. Haavatu kaeti tekiga, et säilitada keha soojust ja

vältida haavade saastumist. Hinnanguliselt evakueeriti helikopteriga üle 20 000 vigastatud

sõjamehe. II maailmasõja ohvrite suremus 4,5 surmajuhtumit 100 ohvri kohta langes Korea sõjas

2,5 peale 100 st. Seda mõjutas kindlasti ka meditsiini areng, aga suurema panuse andis siiski

helikopterite kasutamine, kuna haavatud jõudsid kiiremini haiglasse. [5]

Hilisemalt, kui kasutusse tulid suuremad helikopterid, kus haavatuid sai transportida helikopteri

salongis, ei kasutatud enam sellist süsteemi. Samas on jätkuvalt kasutuses väikehelikopterid, millelt

teostatakse nii korrakaitse- kui sõjalistaktikalisi ülesandeid.

Sele 1. Bell-47 [5]

12

Tänapäeval kasutatakse helikopteri välist platvormi mitmel mõjuval põhjusel. Militaar- ja

tsiviilhelikopteritel kasutatakse platvormi põhiliselt eriüksusmeeskonna transpordiks ja kergeks

õhutuletoetuseks helikopterilt. Seoses sellega on muutunud helikopteri kerevälise platvormi roll

haavatu transpordist taktikaliseks õhutranspordiks. Parimaid näiteid platvormi kasutuse kohta

leiame USA politsei- ja piirivalveüksuste igapäevatööst, kus kasutatakse õhusõidukeid korrakaitses.

Politsei helikopterite kasutamine õhurelvastuse platvormina on kasvav trend. Juba alates 1960.

aastatest on kasutatud õhusõidukeid tulevahetustes relvastatud kurjategijatega. Esmastes juhtumites

on jälitatud relvastatud kahtlusaluseid maastikul ning kahtlusalune on tulistanud politsei

helikopterit, mille tagajärjel on tulnud enesekaitseks politseihelikopterilt tuli avada. Helikopteri

pihta tulistamine relvastatud kahtlusaluste poolt maapinnalt on sagedane, kuid enamus

kahtlusalused ei suuda tabada liikuvat sihtmärki nagu manööverdav helikopter, selle vaatamata on

helikopterid tulevahetuses pihta saanud. Selle vältimiseks peavad helikopteri manöövrid olema õhus

liikuvale sihtmärgile pihta saamist raskendavad. Suurendamaks jõu ülekaalu õhust, hakati

helikopteri meeskonda lisama ka täpsuslaskureid, kes julgestasid nii helikopterit kui ka maapealseid

jõustruktuure käsitulirelvi kasutades. [6]

Varem transporditi eriüksuslasi väljaspool helikopterit selliselt, et eriüksuslased seisid helikopteri

maandumisteliku suuskadel ja hoidsid kinni helikopteri külgedele kinnitatud käepidemetest. Selline

transpordiviis oli küllaltki ohtlik ja väikese efektiivsusega kuna eriüksuslane ei saanud lennu ajal

käsitulirelva kasutada ega õhusõidukit kaitsta (vt sele 2). [7]

Sele 2. Eriüksuslaste transport enne. [7]

13

2.1.2 Tyler Special Operations Platform (TSOP)

Koostöös ettevõttega Tyler Camera Systems, LAPD Air Support Division ehk Los Angelese

Politsei Osakonna Õhutoetus üksus on arendanud välja helikopterite välise platvormi relvastatud

lendudeks ja teisteks erirakendusteks. Seda innovaatilist varustust tuntakse kui Tyler’i

erioperatsioonide platvormi – lühidalt TSOP. LAPD vajas platvormi, et transportida SWAT

(Special Weapons and Tactics) eriüksuslasi Eurocopter AS350 B2 helikopteriga. TSOP toodeti

vastavalt antud vajadusele ja platvorm toimib ka kui snaipri platvorm relvastatud operatsioonidel,

mis võimaldab täpsuslaskuril efektiivselt kasutada õhust käsirelvi (vt sele 3). Täpsuslaskurid saavad

platvormilt võimaldada kattetuld eriüksuslastele, kes laskuvad sündmuspaika teiselt helikopterilt

ning ka maapinnal liikuvatele üksustele. Vajadusel saab eelseadistatud helikopterile Tyler platvormi

paigaldada 10 minutiga. Seejärel saab SWAT eriüksuslasi peale võtta helikopterile sobivalt

maandumisplatsidelt sündmuskoha läheduses. Relvastatud operatsioone viiakse tavaliselt läbi kahe

helikopteriga kummalgi helikopteril vasakul pool kaks täpsuslaskurit TSOP platvormil. Kahe

laskuri kasutamine ühel helikopteril võimaldab ühel laskur olla lahingtegevuses samal ajal kui teine

laskur laeb relva. [6]

Sele 3. Eriüksuslased TSOP platvormil [6]

14

Relvastatud õhuoperatsioonide juures peetakse kõige olulisemaks ohutust, kus kõrget tähelepanu

pööratakse varustusele. Platvormil töötades on meeskond kinnitatud kahepunkti turvavööga

platvormi külge või rakmete abil kinnitatud kinnituspunkti. Lisaks kasutatakse kaitseprille,

turvakiivrit ja kuulikindlat vesti. Relvad, mida kasutatakse helikopteril töötades, on varustatud

spetsiaalsete padrunikestasuunajatega, mis suunavad väljunud padrunikesta spetsiaalsesse kotti

selleks, et vältida kestade poolt tekitatavat võimalikku kahju mootorile ja rootori süsteemile. [6]

TSOP platvorm on muutunud nii populaarseks, et firma Tyler pakub nüüd platvorme ka

helikopteritele Bell 407 ja MD500 lisaks ka Eurocopter AS350/355 seeriatele. [8]

Võrreldes varasema transpordiviisiga, kus eriüksuslased pidid väljaspool helikopterit telikul seistes

end kinni hoidma, annab TSOP platvorm oma ohutuse ja stabiilsuse juures taktikalise eelise

eriüksuslasele ja võimaldab tal keskenduda stressirohkes olukorras ülesandele. Meeskonnatöö

mugavuseks on eemaldatav ergonoomiline jalatugi. Lisaks saab kasutada platvormi köielaskumisel

helikopterist kui kasutatakse laskumisköie süsteemi, mida saab samuti helikopterile kinnitada.

Platvorm võimaldab transportida lisaks kaupa ja kanderaami vigastatud patsiendiga. Konstruktsioon

on aerodünaamikat arvestav ja kergekaaluline, kinnitub kiirkinnititega helikopteri maandumisteliku

toruraami külge võimaldades kahe inimesega paigaldada platvormi 5 minutiga. Kinnitamine ei nõua

helikopteri ümberehitust ega lisatööriistu. Lisavarustusena saab platvormi istumisosa alla kinnitada

kuulikindla kergekaalulise klass 3A ballistilise kaitseplaadi. Kaitseplaadi mass 3,4 kg ja kinnitub

nailonist rihmadega platvormi külge. [7]

Tehnilised näitajad:

Põhiraam on Ø76,2 mm alumiinium 6061-T6 torudest, pikitoed on Ø25,4 mm alumiinium 6061-T6

torudest (vt sele 4). Ühe pingi keskmine mass ~29,93 kg. Kinnitusklambrid ja pingi toed on

toodetud anodeeritud alumiiniumist 7075-T651. Platvormi mass kokku 59 kg. [7]

Kuna Robinson R44 sellist platvormi ei toodeta peame näidisteks võtma teistele

väikehelikopteritele toodetud platvormid.

15

Sele 4. TSOP platvorm [6]

MH-6/AH-6 Little Bird

MH-6 Little Bird on ühemootoriline mitmeotstarbeline helikopter, mida toodetakse Hughes 500

Defenderi baasil firmas MD Helicopters ning helikopterit on täiendatud mõlemalt küljelt välise

platvormi ja relvastusega. Platvorm võimaldab kuute välist eriüksuslase istumiskohta. Helikopterit

kasutatakse märkamatuks sissetungiks ja väljumiseks, lahingrünnakuks erinevatel maastikel ja

ilmastikuoludes. Lisaks kasutatakse helikopterit luuremissioonideks ja lahingtegevuse juhtimiseks.

Little Birdi suureks eeliseks teiste helikopterite nagu UH-60 Black Hawk ja CH-47 Chinook ees on

tema väiksemõõdulisus, mis lubab tal manööverdada väga kitsastes tingimustes nagu näiteks

maanduda maja katustele ja linna tänavatel. [9]

Platvormi kohta, mis on sellele helikopterile paigaldatud, ei ole avalikustatud väga palju infot kuna

tegemist on militaarotstarbelise kaubaga ja tsiviilkasutuses seda ei müüda. Selliseid helikoptereid ja

varustust kasutab USA armees 160. erioperatsioonide rügement Airborne. Tegemist on

erioperatsioone korraldava üksusega, mis teostab väga keerukaid ja raskeid ülesandeid nii päeval

kui öösel. [9]

Kuna tegemist on salajastel missioonidel ja ülesannetel kasutatava varustusega, siis platvormi

kohta on võimalik leida ainult mõned fotod ja lühikirjeldused aga tehnilisi näitajaid ei ole

16

avalikustatud. Konstruktsioon on platvormil järgmine: mõlemad platvormid kinnituvad helikopteri

külgedel olevate kinnituspunktide külge, mis asuvad helikopteri salongi tagumiste uste alumises

osas; platvormi istumisosa on ristküliku kujuline laud, ulatudes tagumise teliku juurest kuni piloodi

istekohani, laius on ~300-400 mm ja paksus ~30-50 mm. Meeskonna turvakinnitusaasad (2 tk)

asuvad platvormi helikopteripoolsel küljel.

MD Helicopters MD-500

MD-500 on mitmeotstarbeline kergklassi tsiviilhelikopter (vt sele 2), mida toodetakse firmas MD

Helicopters. MD-500 on viiekohaline ühemootoriline väikehelikopter võimsusega kuni 280 kw.

[10] Kasutatakse põhiliselt sisejulgeoleku tagamisel politsei- ja piirivalvehelikopteritena, kui ka

militaarhelikopteritena mõningates riikides.

Antud helikopterile on toodetud helikopteriväline platvorm firma Tyler Technologies INC poolt.

Toote nimetus: Externally Mounted Benches for SWAT Teams & Crew TSOP MD-500, platvormi

hind: $35401 [11]

Eurocopter AS-350/355

Eurocopter AS-350 Equreuil Squirrel (vt sele 3) on ühemootoriline 632 kW ja AS-355 Ecureuil 2

Twin Squirrel on kahemootoriline 2 x 313 kW kergklassi multifunktsionaalne helikopter. Istekohti

on mõlemas helikopteris viis. Antud helikoptereid on toodetud firmas Eurocopter, enne firmade

liitumist endises firmas Aérospatiale. Mõlemat helikopterit kasutatakse põhiliselt

tsiviil/militaarüksustes julgeoleku tagamisel ja erafirmades kauba ja inimeste transpordiks. [12]

Antud helikopterile on toodetud helikopteriväline platvorm firma Tyler Technologies INC poolt.

Toote nimetus: Externally Mounted Benches for SWAT Teams & Crew TSOP AS350/355,

platvormi hind: $32401. [11]

Bell 407

Bell 407 kergklassi multifunktsionaalne helikopter on toodetud firmas Bell Helicopters. Tegemist

on ühemootorilise helikopteriga võimsusega 606 kW; istekohti on 1+6. Põhiliselt kasutatakse

helikopterit Bell 407 tsiviilkasutuses reisijate veoks ja korrakaitseks sisejulgeolekut tagavates

ametkondades. [13]

17

Antud helikopterile on toodetud helikopteriväline platvorm firma Tyler Technologies INC poolt.

Toote nimetus: Externally Mounted Benches for SWAT Teams & Crew TSOP B-407, platvormi

hind: $34801. [11]

2.2 Helikopter Robinson R44

2.2.1 Iseloomustus

Ameerika Ühendriikidest Kaliforniast pärit firma Robinson Helicopters Company (RHC) toodab

juba alates 1979. aastast tsiviilkasutuse jaoks väikekoptereid. Aja möödudes on mudelivalik

kasvanud kolme mudelini, millest kõik omavad erinevaid versioone. Hetkel maailmaturul

tsiviilkopterite müügis kõige edukam olev RHC toodab mudeleid R22, R44 ja R66. Enimtoodetud

mudel on RHC-l R44, mida on toodetud juba üle 5000 kopteri ja sama mudelit erinevaid versioone

kasutab ka Eesti õhuvägi. [14]

R44 on neljakohaline ühemootoriline kergklassi tsiviilkopter, mida hakati tootma alates 1992.

aastast. Helikopter on oma soetushinna ja kasutuskulu juures üks odavamaid konkureerivate

väikekopterite tootjate seas. Kopterit kasutatakse põhiliselt era-, õppe- ja turismikopterina, ning

vähesemal määral ka politseikopterina ja militaarüksustes väljaõppevahendina. Piloteerimiseks

läheb vaja ühte pilooti, õppe eesmärgil saab kasutada ka kahepiloodi kopterina eemaldatavate

lisajuhiste paigaldamisel. Istekohad kopteris on paigutatud kõrvuti, kaks ees ja taga. Salongist on

väga hea väljavaade suure tuuleklaasi tõttu. Konstruktsioonilt on kopter ehitatud toruraamile,

salongi osa on komposiit/plastik, saba ja kattepinnad on alumiinium lehtmaterjalist. Pearootoril ja

sabarootoril on kummalgi kaks laba. Maandumistelikuna kasutatakse suusktelikut. Mootorina

kasutatakse põhiliselt 6 silindrilist õhkjahutusega boksermootoreid vastavalt siis karburaator- või

sissepritsetoitega. [14]

Tootmises olevad R44-d erineva kasutusotstarbe ja varustusega [14]:

R44 Raven I

R44 Raven II

R44 Clipper

R44 Police Helicopter

R44 Newscopter

18

Eesti õhuvägi kasutab nendest erinevaid versioone:

R44 Raven I (1 tk)

R44 Raven I Police Helicopter (2 tk)

R44 Clipper (1 tk)

Eesti õhuvägi sai neli R44 kopterit kingituseks Ameerika Ühendriikidelt koostöö raames 2002

aastal.

R44 Raven I tehnilised andmed [15]:

PEAROOTOR

Labade arv 2

Diameeter 10058 mm

Laba kõõl 254 mm (konstantne)

Laba vääne -6 kraadi

Labatipu kiirus töökiirusel 208,5 m/s

SABAROOTOR

Labade arv 2

Diameeter 1469 mm

Laba kõõl 130 mm

Laba vääne 0

Labatipu kiirus töökiirusel 182 m/s

MOOTOR

Mudel Lycoming 0-540-F1B5

Tüüp Kuue silindriline õhkjahutusega boksermootor

Töömaht 8664 cm3

19

Nominaalvõimsus 260 hj (2800 p/min)

Kasutatav max võisus 225 hj (2692 p/min)

Toitesüsteem karburaator

Kütus 100LL

ÜLEKANDESÜSTEEM

Mootorist veovõlli nelja topeltkiilrihmaga, ülekandesuhtega 0,778:1

veovõllilt pearootorisse hammasreduktor, ülekandesuhtega 11:57

veovõllilt sabarootorisse hammasmultiplikaator, ülekandesuhtega 31:27

KERE

Kere tüüp toruraam

Tühimass 703 kg

Täismass 1089

Istekohti 4

Istekohale max mass 136 kg

Põhikütusepaagi maht 120 l

Põhipaagi kasutatav kütus 116 l

Lisakütusepaagi maht 70 l

Lisapaagi kasutatav kütus 69 l

Kere välismõõdud (vt sele 8)

DÜNAAMIKA

Tippkiirus 130 kias (240 km/h)

Reisikiirus 110 kias (200 km/h)

20

Max läbitav vahemaa 650 km

Lennulagi 4270 m (merepinnast)

Max lennukõrgus 2745 m (maapinnast, et 5 minutiga maanduda tulekahju korral)

Sele 8. Robinson R44 Raven I ja II mõõdud [15]

21

2.2.2 R44 versioonid

R44 Raven I ja Raven II

Standardvarustusega 4 kohaline Raven I (vt sele 9) Lycoming O-540 karburaator mootor,14 v

elektrisüsteemiga. Hind alates: $ 363 000. [14]

Õhuväe kasutatavad R44 Raven I versioonid on 28 v elektrisüsteemiga.

Raven II kõrgema tootlikusega Lycoming IO-540 sissepritsega mootor, 28 v elektrisüsteemiga.

Hind alates: $ 442 000. [14]

Sele 9. R44 Raven I

R44 Clipper I ja Clipper II

Lisavarustusega neljakohaline kopter veekogude kohal lendamiseks, kõrgendatud kere

korrosioonikindlus ja lisatud püsipontoonid (vt sele 10) või hädakorras avatavad õhkpontoonid.

Mootorivalik sama mis Raven I ja II. [14]

Clipper I hind alates: $ 386 000. Clipper II hind alates: $ 465 000. [14]

22

Sele 10. R44 Clipper I püsipontoonidega

R44 Police Helicopter

Lisavarustusega kolmekohaline kopter sisejulgeoleku tagamiseks politsei ja turvafirmadele.

Lisavarustusena lisatud termokaamera, LCD ekraan, prožektor, videosaatejaam, sireen/valjuhääldi

(vt sele 11). [14]

Hind alates: $ 706 000 [14].

Sele 11. R44 Police Helicopter

23

R44 Newscopter

Lisavarustusega kolmekohaline kopter telekommunikatsioonifirmadele. Lisavarustusena lisatud

kõrgresolutsiooniga kaamera, kaugvideosaatejaam, õhustuudio. [14]

Hind alates: $ 820 000 [14].

2.2.3 R44 kasutatav väline lisavarustus

Suurendamaks helikopterite universaalsust ja efektiivsust on helikopteritele mitmesuguseid

lisaseadmeid projekteeritud. Samamoodi on ka R44-le toodetud erinevateks otstarveteks

lisavarustust, kuigi RHC ei propageeri sellist tegevust ja pole ühelegi lisaseadmele tehasepoolset

luba andnud; RHC motoks on siiamaani olnud võimalikult lihtne ja töökindel tehnika. Lubasid

muudatuste kohta õhusõiduki juures annavad välja vastava regiooni lennundust reguleerivad

tsiviilametiasutused nagu USA-s Federal Aviation Administration (FAA) ja euroopas European

Aviation Safety Agensy (EASA). Samuti peab helikopteri tootja lubasid taotlema vastava regiooni

lennuametilt, et õhusõiduk kasutusele võtta. Kõik järgnevad lisaseadmed R44-le on sertifikaadi

saanud FAA poolt ja mõned ka EASA poolt.

R44 Videokaamera kinnitusraam

Videokaamera pöördpea kinnitamiseks kopterile kinnitusraamiga paremale või vasakule küljele (vt

sele 12). Raam kinnitub klambritega kopteri teliku toruraamistiku külge ja raami kinnitamiseks ei

pea kopterile keretöid tegema. Raamile lubatud videokaamera mass on kuni 47 kg ja vastukaalu

kaamera jaoks pole vaja lisada. Raami toodab firma Tyler Camera Systems ja hind raamile on

$12 961. [16]

24

Sele 12. Tyler videokaamera raam [16]

Robinson R44/R44 II kiirkinnitatav kaubakorv

Kaubakorv on mõeldud tava- ja suuremõõtmelise kauba transpordiks väljaspool kopterit (vt sele

13). Eelseadistatud kaubakorvi kinnitustega saab korvi kinnitada või eemaldada mõne sekundiga.

Korve saab kinnitada nii paremale kui vasakule kopteri küljele. Korvi mõõtmed on 1900 x 530 x

400 mm ja tühimass 24,3 kg. Lubatud massipiirang ühele korvile on 80 kg. Kaubakorvi

kinnitusklambrite paigaldamiseks ei pea tegema kopteril kere muudatustöid. Tootja Aero Design

Ltd ühe kaubakorvi hinnaks $9670. [17]

Sele 13. Kiirkinnitatav kaubakorv [17]

25

Helipod kaubagondel

Lisavarustus on loodud kauba transpordiks väljaspool kopterisalongi olevas spetsiaalses gondlis (vt

sele 14). Gondlid on erinevate mõõtudega, suurimad neist on 1225 x 450 x 560 mm. Tühimass 12,7

kg ja lubatud kaubamass kuni 68 kg. Gondlid kinnituvad suusktelikule väikese muudatustööga

kopteri telikul. Tootja Simplex Mfg hind ühele Helipod kaubagondlile $3995. [18]

Sele 14. Helipod kaubakondel Slim Line TL [18]

Alaska Rack, kauba väline kanderaam

Kanderaam on loodud kauba transpordiks väljaspool kopteri salongi. Projekteeritud R44 Raven- ja

Clipper I ja II-le. Raamid kinnituvad paremale ja vasakule küljele (vt sele 15) ning kandejõud ühele

raamile on 68 kg. Paigaldamine toimub kopteri külgedele moororiosa juurde ning kinnitamiseks on

vajalikud vähesed keretööd. Tootja Alaska Rack LLC poolne komplekti hind on $4500. [19]

26

Sele 15. Alaska Rack [19]

Pihustusseade Simplex Model 244

Pihustussüsteem on põllumajanduslikuks taimede pritsimiseks kemikaalidega ja

putukatõrjevahenditega (vt sele 16). Seadmete tühimass on 84,4 kg ja piserdusainemahuti maht 492

l. Piserdusala vaalu laius on 17- 20 m. Seade on kinnitatud teliku ja kopteri põhja külge, tööasendis

on pihustuspoomid kopteri külgedelt väljas. Tootja on Simplex Mfg. [18]

Sele 16. Pihustusseade Simplex Model 244 [18]

27

2.3 Projekteerimise tingimused

Projekteerides õhusõidukeid ja nende lisaseadmeid tuleb meil arvestada eritingimustega. Kõige

põhilisemateks tingimusteks on aerodünaamika ja massi tasakaalu jaotus. Kuid arvestama peab ka

seadusandlust, kopteri ehitust, kasutatavaid materjale, ohutustehnikat ja ergonoomikat.

2.3.1 Seadusandlus

Seadusandlusest reguleerib meil Eesti lennundustegevuse 01.09.1999 jõustunud lennundusseadus.

Lennundusseaduses vastavalt § 72 lg. 3 sätestab: „Kaitseminister kehtestab kooskõlastatult

majandus- ja kommunikatsiooniministriga kaitseväe lennundusmäärustiku, millega nähakse ette

nõuded kaitseväe õhusõidukitele, nende käitamisele ning sellega seotud rajatistele, nõuded

kaitselennundusega tegelevatele isikutele ning kaitseväe õhusõidukite osalusel toimunud

lennuõnnetuste ja -intsidentide uurimise kord. Kaitseväe õhusõidukite osalusel toimunud

lennuõnnetuste ja -intsidentide uurimise kord lähtub käesolevas seaduses sätestatust ulatuses, mis ei

takista riigikaitseliste ülesannete täitmist“. [20]

Kaitsealase lennunduse juhtimine toimub läbi õhuväe staabi ja vastutav juht on õhuväe ülem.

Vastavalt lennundusseaduse § 42-le peab lennundusega tegelev ettevõte omama lennutegevuse

käsiraamatut [20]. Lennutegevuse käsiraamat on instruktsioonide, juhendite, protseduuride

kirjelduste, tegevus- või töökorralduslike regulatsioonide kogumik, millest sertifikaati omav isik

juhindub lennutegevuse korraldamisel ning õhusõidukite käitamisel [20].

Õhuväe staap on koostanud ja lasknud kinnitada õhuväe ülemal vastavad Eesti kaitseväe lennundust

reguleerivad lennutegevuse käsiraamatud. Lennuvahendite hooldust reguleerib õhuväe ülema poolt

24. mai 2012 kinnitatud: lennubaasi lennugrupi õhusõidukite hooldeeskadrilli käsiraamat

(Maintenance organisation exposition – MOE). Käsiraamat käsitleb kõiki õhusõidukitega tehtavaid

hooldus ja remonditöid samuti hooldust teostavat personali ja väljaõpet. Samuti käsitleb käsiraamat

muudatustööde teostamise korda ja protsessi.

Muudatustöö õhusõidukil on iga töö, mis on seotud massi, tsentreerimise, konstruktsiooni ja

süsteemide muutmisega. Kõik muudatustööd peavad saama heakskiidu õhuväe ülema poolt enne

nende teostamist. Kõik muudatustööd baseeruvad õhusõiduki hoolduse kogemustel, õhusõiduki

valmistaja informatsioonil ja Lennubaasi vajadustel. Muudatustöö teostamiseks valmistatakse selle

28

töö projekt, kus peab olema näidatud selle töö teostamise protsess koos vajalike materjalidega,

tööriistadega jne. Muudatustööde loa saamiseks täidab õhusõidukite hooldeeskadrill blanketi, milles

on näidatud muudatustöö kirjeldus, joonised, instruktsioonid, tsentreerimise ja massi arvutused, mis

põhinevad valmistajatehase andmetel. Peale muudatustöö loa saamist õhuväe ülema poolt võib

teostada ettenähtud muudatustöid.[21]

Antud muudatustöö projektiks saame võtta koostatud diplomtöö, kus on vajalikud joonised,

kirjeldused, instruktsioonid ja massi tsentreeringu arvutused.

2.3.2 Aerodünaamika

Lennu ajal mõjuvad õhusõidukile neli jõudu milleks on tõstejõud, õhusõiduki mass, tõmbejõud ja

takistus. Helikopteri puhul tõstejõudu tekitab pearootor oma pöörlevate labadega, millele

rakenduvad aerodünaamilised pinnajõud. Tõusuks peab tõstejõud olema suurem õhusõiduki

massist. Õhusõiduki mass on õhusõiduki kogumass koos kütuse, reisijate ja pagasiga. Mass mõjub

tõstejõule vastupidise jõuna ja maa gravitatsiooni suunaliselt läbi massikeskme. Tõmbejõud

rakendub läbi mootori rootoritesse ja tekitab pearootori kallutamisel edasiliikumisjõudu.

Tõmbejõud on vastassuunaline takistusele ja tõmbejõud peab ületama takistusest tekkinud jõud, et

toimuks liikumine tõmbejõu suunaliselt. Takistus on õhusõiduki kerest tekkiv õhutakistus liikumisel

ja takistus on vastassuunaline tõmbejõule. [22: 25]

Käesolevas töös käsitleme järgnevalt takistuse ja massigauga seotud probleeme ja nende mõju

vähendamiseks peame võimalikult vähe mõjutama projekteeritud tootest tekkinud jõude summat.

Vaatleme milliseid meetmeid peaks kasutama, et vähendada takistusest tekkivat jõudu.

Helikopteri liikumisel õhumassis tuleb käsitleda kolme takistuse kogumõju. Nendeks takistusteks

on profiili takistus, induktiivtakistus ja parasiittakistus. Takistust mõjutab liikuva õhumassi suund ja

kiirus ning õhutakistuses oleva profiili suurus (vt sele 17). Nagu näha selelt tekitab liikuvas

õhumassis takistust enam lameda plaadi kujuline profiil ja vähem takistust jälle ringikujuline profiil

voolundajas. [22: 28-29]

29

Sele 17. Profiilidest tekkivad õhuvoolud [22]

Arvestades, et helikopter liigub lendamisel mitmesuunaliselt: otselend, laskumine, tõus ja ripplend

ja selle tulemusena õhuvoolu suund pidevalt muutub ja seega ei saa me valida voolundajatega

profiile. Selleks, et projekteeritud profiil oleks võimalikult aerodünaamiline ja ei tekitaks ka

aerodünaamilisi tõstejõude, tuleks valida võimalikult väikse läbimõõduga ringikujulised profiilid.

Konstruktsiooniline ehitus peab olema sõrestikul olevad profiildetailid, et tagada õhuvoolude

võimaliku vaba liikumise kopteri ümber.

2.3.3 Mass ja tasakaal

Mass on lennunduses üks neljast jõust ja mille massikeset peame igapäeva lennunduses arvestama.

Helikopteri massipiiride arvestamisel peame arvestama mitmeid tegureid: kopteri tühimass,

meeskond, reisijad, kaup ja kütus. Kopteri täismassi arvutamise aluseks on tühimass, milleks on

standardvarustuses helikopteri mass, lisavarustus, masina süsteemides olev kasutamata kütus,

masina töös hoidmisega seotud vedelikud (mootori ja ülekannete õlid) ja hüdraulilised vedelikud.

Kopteri täismass on helikopteri maksimaalne lubatud mass. Enamus helikopteritel on keresisene

maksimaalne mass ja kereväline maksimaalne mass e. helikopteri mass koos välise koormaga, mis

muutub vastavalt sellele, kuhu koorem on kinnitatud. Kauba helikopteritel on mitmeid kinnituskohti

ripplasti või vintsi operatsioonideks. Sellised helikopterid võivad kanda väga suure kaaluga

koormaid, kui need on kinnitatud otse massikeskme alla. Dünaamilisest liikumisest tulenev mass on

30

muutuv, seega maksimaalne lubatav kaal võib lennu ajal muutuda. Kui lennumanöövrites

kasutatakse ripplendu väljaspool maapinnaefekti ja piiratud alasid, siis tuleb lendu planeerida nii, et

oleks tagatud helikopteri piisav võimsus ületada enda kaalu kõikides lennufaasides. Kopteri

täismass võib olla sobiv hommikustel lennutundidel aga õhurõhu tõusmisel päeva jooksul tuleb

maksimaalset lubatud kaalu vähendada, et säilitada kopteri töövõimsus. Massi piirangud on

vajalikud, et tagada kopteri konstruktsioonide töökindlus ja sooritusvõime. Massipiirangute

ületamisel võivad konstruktsioonid puruneda või kaob aerodünaamiline tõstejõud ning õhusõiduk

kaotab juhitavuse. Allpool lubatud miinimummassist opereerimine võib samuti mõjuda kopteri

juhitavusele ebasoodsalt. Lubatud maksimaalmassi ületamine võib ülekoormuse ja tugevate

turbulentside tõttu tuua kaasa strukturaalsed deformeerumised või rikked lennu ajal. [22: 83-86]

Selle vältimiseks on õhusõidukite konstruktsioonid ehitatud sellise varuga, et need kannataksid

tavaõhusõidukil 3,8 kordset õhusõiduki ülekoormust, mitmeotstarbelised õhusõidukid 4,4 ja

akrobaatilistel õhusõidukitel 6,0 korda. [23: 13]

Seetõttu peame konstruktsiooniliste lahenduste väljatöötamisel arvestama koormusteguriga 4,4.

Helikopterit peab tasakaalustama niivõrd ideaalselt, et kere keskosa jääb ripplennu ajal

horisontaalseks kasutades juhist ainult vastu tuult juhtimiseks. Kuna kopteri kereosa toimib nagu

pendel, mida mõjutab rootor, siis massikeskme muutmine muudab ka nurka, mille all kopter rootori

küljes ripub. Kui massikese on otse rootori all, siis kopter ripub horisontaalselt, kui massikese on

rootorist eespool suundub kopteri esiosa allapoole ja kui massikese on rootorist tagapool, siis tõuseb

helikopteri esiosa ülespoole. Väiksemate helikopterite puhul ei ole vaja määratleda lateraalset

massikeset tava lennuprotseduuridel ning reisijate veol. Seda seetõttu, et helikopterite kabiinid on

võrdlemisi kitsad ja enamus valikulisest varustusest paigutatakse keskjoone lähedale. Kui

helikopteriga transporditakse välispagasit sellisel positsioonil, mis nõuab juhise suurt külgmist

suunamist, et säilitada otselendu, siis esiosa ja tagaosa juhise efektiivsus väheneb märgatavalt.

Tootjad tavaliselt arvestavad teadaolevate lateraalse massikeskme muutustega asetades välised

kinnituskohad tasakaaluks külgmisele tasakaalutusele. Näitena võib tuua vintssüsteemide

kinnitamise küljele ja tiibade kasutamise militaarõhusõidukitel kas kütuse paakide või relvastuse

jaoks. [22: 83-86]

31

2.3.4 Materjalid

Materjali valikul teeme ennekõike valiku tänapäevaste lennukiehitusmaterjalide vahel. Tänapäeva

enamlevinud õhusõidukite materjalidena kasutatakse materjale, mis on oma omaduste poolest

vastupidavad ja kergekaalulised samas väga kvaliteetsed täitmaks lennunduses esitatud norme. [24]

Metallisulamitest kasutatakse [24]:

terasesulamid

alumiiniumsulamid

magneesiumsulamid

titaanum

vasesulamid

niklisulamid

Mittemetallidest kasutatakse [24]:

plastikud

komposiite

kummi

Materjali valikul seame kriteeriumiteks materjali kaalu, tugevuse, sitkuse, tootlikkuse ja

maksumuse. Konstruktsiooni põhimaterjaliks tuleb valida metallidest alumiiniumsulamid, mis on

oma omaduste poolest kõige sobivamad kergekaalulise toruraam konstruktsiooni valmistamiseks.

Samuti võimaldavad alumiiniumsulamist materjalid kerge vaevaga nii lõiketöödelda kui keevitada.

Alumiiniumsulamitest sobilikud on termotöödeldavad deformeeritavad sulamid EN AW-6000 ja

EN AW-7000 seeriast, mida kasutatakse ka analoogsete toodete valmistamisel. Teiseks

alternatiiviks valime terasesulamid, mille tugevusnäitajad on võrreldes alumiiniumsulamitest kohati

paremad.

2.3.5 Inimkeha standardmõõdud

Oluliseks kriteeriumiks tuleb ka pidada kopteri välisel platvormil opereeriva eriüksuslase keha

füüsikalisi mõõtmeid. Ergonoomikat silmas pidades peame võimalikult keskmise inimese mõõtude

järgi toote konstrueerima. Põhilisteks mõõtmeteks, mida käsitlema peame on mass ja kehaosade

pikkused.

Kõik inimkeha standardmõõdud võtame järgnevast teosest Anthropometric survey of U.S. Marine

Corps personnel (vt viidatud allikad 25.)

32

Inimkeha mass

Olulisem mõõte väärtus on meil mass ja inimese puhul annab see meil õhusõidukile väga arvestava

osa. Seega tuleb seda arvesse võtta nii massi ja tasakaaluarvutustel kui ka tugevusarvutustel.

Järgnevas tabelis on arvesse võetud eriüksuslase ja tema kasutatava varustuse keskmisi masse (vt

tabel 1).

Tabel 1

Eriüksuslase varustuse mass

Nimetus

mass,

kg

kogus,

tk

mass kokku,

kg

Eriüksuslane 80 1 80

Vormiriietus riietus 2,5 1 2,5

saapad 1,7 1 1,7

rakmed 2 1 2

Kaitsevarustus kiiver 1,5 1 1,5

kaitseprillid 0,1 1 0,1

põlve/küünarnuki kaitsmed 0,5 2 1

kuulikindel vest 6,5 1 6,5

kindad 0,1 1 0,1

kõrvaklapid 0,3 1 0,3

Relvastus automaat 3,6 1 3,6

automaadi salved ( laskemoonaga) 0,5 6 3

püstol 0,7 1 0,7

püstoli salved (laskemoonaga) 0,2 6 1,2

granaadid 0,3 4 1,2

nuga 0,5 1 0,5

Erivahendid raadiojaam 0,4 1 0,4

karabiinid, klambrid 0,2 4 0,8

107,1

Seega saame tulemuseks 107,1 kg mille ümardame suuremaks vältimaks varustuse

komplekteerimisel või eriüksuslase suurema massi puhul tekkivat erinevust. Seega saame lõplikuks

massiks 110 kg. Samas jätame selle ka piiriks mida ületada ei tohiks. Kui eriüksuslase mass peaks

olema suurem kui lubatud, siis tuleb varustust vähendada, et saavutada lubatud mass. Vältimaks

33

massipiirangu ületamist tuleb enne lendu teostada kaalumine ja arvutada välja massikese vastavalt

R44 lubatud massikeskme väärtustele.

Inimkeha mõõdud

Mõõtmed inimkehale võtame samuti eelpool mainitud teosest. Olulisteks mõõtudeks millega peab

arvestama on erinevate kehaosade pikkused. Kuna tööasend on eriüksuslasel platvormil istuv, siis

tuleb arvestada istuva inimese keskmisi kehamõõte (vt sele 18). Samas tuleb silmas pidada

eriüksuslase riietust ja erivarustust, mida ta kannab ning jätma varu.

Sele 18. Inimkeha standardmõõdud (A püstiasend, B isteasend

küljeltvaates, C isteasend tagantvaates)

Kanderaamile asetatava patsiendi puhul on oluline teada lamava inimese raskuskeskme punkti.

Massikese keskmisel meesterahval 175 cm on pikkusele 0,560 [26].

175 0,560 98cm

Seega massikeskme saame 98 cm kõrgusele seisva inimese puhul, sama tuleb lamava inimese puhul

mõõdetuna jalgadest.

2.3.6 Kopteri kere kinnituspunktid

Eesmärgiks on paigaldada platvorm selliselt, et kopteri kerele ei tehtaks ühtegi muudatustööd, mis

võiks kere nõrgestada nagu aukude puurimine või keevitamine. Kopteri külge konstruktsiooni

kinnitamiseks saame me kasutada kopteri kere küljes olevaid tugevduspunkte ning juba

34

olemasolevaid konstruktsioonilisi elemente. Kuna platvormi asukoht tuleb kopteri külgedele ja

võimalikult lähedale reisijate salongile siis tuleks leida võimalikult tugev toetuspunkt, mis asuks

platvormile võimalikult lähedal. Kuna kopteri väliskonstruktsioon on põhiliselt alumiinium

lehtmaterjali ja komposiidist, siis väga tugevat toetust nendest pindadest ei saa. Võimalik variant

oleks kinnitada kopteri salongist, kuid väikses salongis asetsevad istmed ja sisepolsterdus annab

väga väikese võimaluse seal kindlat toetuspunkti leida, siseinterjööri eemaldades leiaksime mõne

toetuspunkti, kuid kinnitamiseks tuleks kopteri külge kruvida statsionaarsed klambrid, mille

paigaldamisel peame puurima kere detailidesse auke, et klamber poltide või kruvidega kinnitada.

Lähim tugevaim kandekonstruktsioon on maandumistelik, mis võimaldab raami kinnitamist nii

alumisele horisontaalsuusale kui ka vertikaalsetele tugitorudele. Erinevad kopteri lisavarustuse

tootjad on kasutanud seda võimalust ära kinnitamaks erinevaid kaubakaste. Näiteks kasutab sellist

lahendust firma Simplex Helipods oma kaubakastide kinnitamisel horisontaalsuusale. Selle

lahenduse peame kahjuks välistama, kuna kopteritootja on andnud välja ohutusteate mis teatab

järgmist:

„Ohutusteade nr. 13.“[15]

„ Mitte kinnitada esemeid teliksuuskade külge /…/ maandumisteliku toruühenduspõlved on

mitmetel kopteritel pragunenud kuna on kinnitatud kaupa kopteri suuskteliku külge.

Maandumistelik on ehitatud selliselt, et maandumisel vastu võtta ülespoole suunatud tugevaid

jõudusid, kuid vastupidiseid ehk allapoole suunatuid jõududele on telik nõrk /…/“. [15]

Seega meie poolt kasutatav jõu suund asetseb täpselt telikule allapoole, mis võib tekitada suuremate

raskuste puhul võimaluse pragude tekkeks ühenduspõlvedes. Teiseks võimaluseks on välise

platvormi kinnitamine teliku horisontaaltorude külge nagu seda on teinud kaamera kinnitamiseks

firma Tyler Camera Systems (vt sele 12) ja kaubakorvi tootja Aero Design Ltd (vt sele 13). Antud

juhul ei rakendu ebasoovitavat koormust maandumisteliku toruühenduspõlvedele. Seega võtame

kasutusele kinnituspunktidena teliku horisontaaltorud (vt sele 19) kuhu me saame klambritega

kinnitada kinnitusraami ilma kopteri kerele muudatustöid tegemata.

35

Sele 19. R44 telik (horisontaaltorud punasega)

2.4 Konstruktsiooniline lahendus

Konstruktsiooniliste lahendustena võtame eeskujuks firma Tyler Camera Systems kaamera

kinnitusraami (vt sele 12). Antud konstruktsioon koosneb toruraamist, mis on kinnitatud kopteri

teliku horisontaaltorude külge klambritega, mis on omavahel ühendatud teliku suuskadega

paralleelselt asetsevate torudega, mille peal on risti torud. Risti olevad torud ulatavad kopteri küljelt

välja kuhu on paigaldatud kaamera kinnitus raam ja millel paikneb kaamera. Kõik kinnitused torude

vahel on lahendatud kiirkinnitussõrmedega, mis võimaldab seadet paigaldada mõne minutiga.

Põhikonstruktsioon jääb enamjaolt samaks, kuid kaamera asemele paigaldame kas iste- või

kanderaami alusraami ja seda mõlemale kopteri küljele. Kinnitused pikitorude ja ristitorude vahel

on teostatud klambritega. Klambrid võimaldavad vahetada risttorusid eri pikkusele, vastavalt

kasutatava kandva raami pikkusele. Ristorud on tõstetud otstest selliselt, et saaks kasutada koos

pontoontelikuga. Kinnitatav isteraam või kanderaami alusraam on paigaldatav

kiirkinnitussõrmedega.

Selleks, et alusraam ei takistaks teiste agregaatide tööd tuleb võtta kopteri raamtorustiku jaoks

vajalikud mõõdud. Kuna kopteri kere all on mitmeid antenne ja lisasüsteeme tuleb neist hoiduda

ohutusse kaugusesse vältimaks kokkupuudet, mis võiks vigastada ja häirida nende

funktsioneerimist. Kopteril kasutatava pukseerimiskäru ekspluatatsiooni puhul ei saa tagumise

teliku toru täisulatuses kasutada, piiranguks osutub käru tõstekäppade paigutus transpordil olevale

teliku tagumisele risttorule.

36

2.5 Massi ja tasakaaluarvutused

Enne R44-le eriüksuse- ja kanderaamiplatvormi projekteerimist tuleb teostada esialgne massi ja

tasakaalu arvutused veendumaks, et platvormi saab kasutada ohutult konkreetsel kopterimudelil.

Selleks tuleb arvestada eelnevalt kirjeldatud massi ja tasakaalu mõjutavaid tegureid ja vältida

massipiirangu ületamist ja tasakaalupunkti väljumist lubatud piiridest.

Esmalt tuleb võimaliku platvormi asukoha raskuskeskme punktid välja mõõta. Kopteritootja on

andnud välja juhendid vastavalt piloodi käsiraamatule, kuidas massi ja tasakaalu arvutused

teostatakse.

POH-i (Pilot´s operating handbook) järgi tulevad kõik pikiteljelised väärtused mõõta nulljoonest,

mis asub antud kopteril pearootori telgjoonest ette 254 cm (vt sele 20). Põikiteljelised väärtused

saadakse mõõtes kopteri keskteljest paremale positiivsed väärtused ja vasakule jäävad negatiivsed

väärtused. [15]

Massikese pikiteljeliselt tuleb valida selliselt, et väärtused jääksid kopteri massikeskme lähedusse

ehk antud juhul on otstarbekas kasutada ära kopteril olemasolevat lastimisala. Lastimisaladeks on

R44-l esimesed- ja tagumised istmed ja nende all olevad pagasiruumid. Seega valime

pikisuunaliselt massikeskme võimalikult lastimisala keskele.

Kanderaami alusraami pikkusest ja inimese raskuskeskmest tulenevalt tuleb kasutada võimalikult

ettepoole jäävat raskuskeskme punkti (vt sele 20). Kanderaami alusraami pikkuse saame vastavalt

standardse kanderaami pikkusest, mis on 2110 mm, seega pikendame alusraami sellisele pikkusele,

mis lubab paigaldada kanderaami alusraamile ülekattega; võtame pikkuseks 2150 mm. Patsient

kanderaamil on peaga sõidusuunas ja sellisel juhul asub keskmise inimese raskuskese mõõdetult 98

cm kaugusel mõõdetult jalgadest (vt pt inimkeha standardmõõdud). milleks jääb meil antud juhul

201,9 cm .

Isteraami puhul valime pikisuunalise raskuskeskme punkti tagaistmega ühele joonele ja arvestades

isteraami pikkust siis jääb selle keskpunkt 7,5 cm tagaistme keskpunktist tahapoole, mis on 209,5

cm.

Põikiteljel oleva raskuskeskme punkt tuleb valida kopteri keskteljele võimalikult lähedale

vähendamaks pikema õla teket, mis mõjutab rohkem kopteri raskuskeset. Kanderaami alusraami

37

valikul seab piirid kanderaami laius, mis on 480 mm (vt LISA 1, Disaster responce litter/ model-

confined space). Arvestades kanderaami alusraami laiuseks seega 500 mm, siis raami raskuskese

jääb 250 mm, lisades veel 50 mm vaheks kopteri kere ja raami vahele, siis lõpliku raskuskeskme

saame keskteljest mõlemale küljele ± 88 cm. Isteraamil, mis on laiusega 400 mm, tuleb 50 mm

vahega kopteri kerest raskuskeskme punkt ± 84 cm.

Sele 20. Esialgsed iste- ja kanderaami raskuskeskme asukohad (cm keskteljest ja nulljoonest)

Kasutades saadud väärtuseid saame koostada massi- ja tasakaalu arvutustabeli. Tabeli algandmed

saame iga konkreetse kopteri puhul tehase poolt teostatud kaalumislehelt. Kuna projekteeritavat

platvormi on plaanitud kasutada kolmel eri varustuses kopteril, siis tuleb ka arvutused teostada

kõikidele eraldi. Kasutatavatest kopteriversioonidest vastavalt varustusele on:

tavatelikuga

pontoontelikuga

avariipontoontelikuga

Kopteri tava massi- ja tasakaalu arvutusel tuleb lähtuda R44 POH-st määratud diagrammi lehel

olevatest piirväärtustest, mis tulenevad kopteri massi ja tasakaalu piiridest e. tsentreeringust.

Väljaspool tsentreeringu piire koormatud kopteril juhitavus väheneb või kaob sootuks. Väga oluline

on arvutused teostada nii lennu alguses kui lõpus oleva kütusekogusega, kuna tsentreering muutub

vastavalt kasutatud kütuse kogusele. [15]

Arvutustel tuleb kasutada kütuse täismassi ja tühimassi. Nii saadakse maksimum ja miinimum

väärtused, mida on võimalik kõrvutada. Laadimistabelis tuleb arvestada kopteri kõikide

38

lastimispunktidele langeva koormusega ja need summeerida. Saadud tulemustest saadakse

tsentreering nii piki- kui põikiteljele, kui ka mass.

Näidisarvutusel kasutame tavatelikuga ja isteraamiga kopterit (vt tabel 2), mis on lastitud piloodi

kohalt 80 kg ja vasakul oleval isteraamil reisijaga 110 kg. Arvutus on teostatud nii kütuse

tühimassiga kui täismassiga. Kütuse 100LL Avgas erikaaluks on 0,721 kg/l.

Tabel 2

R44 massi ja tasakaalu arvutustabel

Pardanumber: K64 /tavatelik

nimetus mass pikisuunaline

õlg

pikisuunaline

moment

põikisuunaline

õlg

põikisuunaline

moment

Kopteri tühimass 711 269,2 192172,0 0,25 178,9

Piloot 80 125,7 10056 30,9 2472

Reisija ees 125,7 0 -26,4 0

Pagas ees paremal 111,7 0 29,2 0

Pagas ees vasakul 111,7 0 -29,2 0

Reisija/pagas taga

paremal 201,9 0 30,9 0

Reisija/pagas taga vasakul 201,9 0 -30,9 0

reisija isteraamil paremal 209,5 0 84 0

reisija isteraamil vasakul 110 209,5 23045,0 -84 -9240

Mass kütuseta ja tasakaal 901 250,0 225273,0 -7,31 -6589,1

Kütus põhipaagis 80,7 269,2 21724,44 -34,2 -2759,94

Kütus lisapaagis 46,1 259 11939,9 33 1521,3

Täismass ja tasakaal 1027,8 251,9 258937,3 -7,62 -7827,7

Tabelist saame diagrammi jaoks (vt sele 21) vajalikud tulemused, mille kanname diagrammile, kus

vaatame, et väärtused jääksid paksu joonega tähistatud aladesse. Täismassi on tähistatud

diagrammis punase täpiga ja tühimass punase ristina. Ülemisel alal on massi ja pikitelje ning

alumisel piki- ja põikitelje massikese. Parima tulemuse saadakse siis kui väärtused jäävad tähistatud

alade keskele.

39

Sele 21. R44 tsentreeringu diagramm [15]

Tulemusest võib järeldada, et antud olukorras pikitelje massikese asub pisut keskmisest taga pool ja

põikitelje massikese jääb vasakusse lubatud piiri nii täismassiga kui tühimassiga. Nii tühi- kui ka

täismassi puhul jääb mass samuti piiridesse. Diagrammist saadud väärtustele tuginedes võib

edasisel projekteerimisel platvormi massikeskme punkte nihutada ette poole vältimaks seda, et

väärtused ületaksid tagumist piirijoont.

Teistel kopteri versioonidel tulevad massikeskme väärtused erinevad tulenevalt varustatusest ja

kütuse kogusest pardal. Võrdluseks kasutame kütuse kogust pardal alates 100% veeranditena kuni

tühimassini e. 0%.

Järgneval R44 massidiagrammilt (vt sele 22) on näha, et maksimum piiri 1089 kg ei ületata ühegi

kopteri puhul, kuigi pontoontelikuga kopteri puhul on näha ~15 kg suuremat massi kui teistel.

40

Sele 22. R44 massidiagramm

Pikiteljel (vt sele 23) on näha samuti, et kõik massikeskme punktid on pontoonkopteril eespool kui

teistel kopteritel. Piirvahemik kuhu pikiteljel massikese peab jääma on 234 - 260 cm, mis antud

juhul jääb kolme kopteri puhul 244,9 – 251,9 cm vahemikku ja on esitatud normi piires.

Sele 23. R44 pikiteljediagramm

Põikiteljel (vt sele 24) on erinevus kopterite vahel küllalt marginaalne. Antud tulemustest saab

järeldada, et projektis kasutatavad massikeskme punktide asukohad ja massidest tekkivad õlad

jäävad lubatud piiridesse.

41

Sele 24. R44 põikiteljediagramm

Teostatud arvutuste tulemused kanderaami alusraamile näitavad seda, et raami kasutamisel

saadakse väärtused enamjaolt sarnased.

Arvestused on teoreetilised, kuna ei ole arvestatud projekteeritava platvormi raskuskeset ja massi,

mille arvutused saab teostada siis, kui platvorm on valmis ja kopteri külge kinnitatud; peale

platvormi kinnitamist teostatakse lisavarustuse kaalumine koos kopteri uue massikeskme

määramisega.

Enne igat lennuülesannet tuleb teostada korrapärane massi ja tasakaalu arvutus vastavalt reisijate ja

kütuse massile pardal, määramaks massikeskme asukoht ning täismass.

2.6 Toruraami tugevusarvutus

Toruraami tugevusarvutused tuleb teostada kõikidele torudele arvestades materjali voolavuspiiri ja

massi. Arvestusel tuleb lisaks arvesse võtta materjali töödeldavust, geomeetrilisi mõõte, et toru

läbimõõdud oleks üldiselt samade mõõduga või lähedased külgnevatele torudele seda vahelülide

koostamist silmas pidades. Eelnevalt saadud inimkeha standardmõõtudest saime maksimaalseks

reisija massiks 110 kg mille korrutame koormusteguriga 4,4.

110 4,4 484kg e. 9.80665002864 47443,2 5000484 N N

Toruraami arvutused sooritame FEM analüüsi kasutades ja vastavalt tulemustele optimeerime

toruprofiili läbimõõdu ja seinapaksuse. FEM analüüsi tulemused leiame järgnevatel diagrammidel.

42

Kinnitusraam on kinnitatud sümmeetriliselt punktidest A, mis asuvad torude mõlemais otstes

märgitud kohtades (vt sele 25) ja raam on jäigalt kinnitatud. Mõjujõud, mis mõjuvad

kinnitusraamile, on suunatud vektoritega B-I allapoole jõuga, igale punktile 1250 N. Seega ühele

küljele kokku olev jõud tuleb:

1250 4 5000N N

Kogu raamile mõjuvate jõudude summa on seega:

5000 2 10000N N

Sele 25. Kinnitusraami kinnituspunktid ja mõjujõud.

Kinnitusraami torude arvutused teostatakse neljale torule ( vt sele 26):

1. RT1- risttoru 1

2. RT2- risttoru 2

3. RT3- risttoru 3

4. HT- horisontaaltoru

43

Sele 26. Kinnitusraami torud

Torude valikul võtame materjaliks alumiiniumsulami EN AW-6082 T6 ja sortimendi näidis valiku

teeme firma Alumeco alumiinium ümarate profiiltorude valikust.

Materjali omaduste poolest on alumiiniumsulam EN AW-6082 T6 [27:186]:

hea külm- ja kuumtöödeldavusega

korrosioonikindel

hea keevitatavusega

hea lõiketöödeldav termotöödeldud

Kasutusvaldkond on põhiliselt koormust taluvad konstruktsioonid, aknad, uksed, masinakorpused,

hüdro- ja pneumoosad. [27: 186]

Mehaaniliste omaduste poolest [27: 191]:

Tõmbetugevus - 2310 /mR N mm

Voolepiir - 2

0,2 255 /pR N mm

Materjali olek - T6 (karastatud , kunstlikult vanandatud)

44

Järgnevalt leiame iga ümartoru profiili läbimõõdu ja seinapaksuse, mis oleks võimalikult väikese

massiga, kuid ei ületaks etteantud voolepiiri.

Järgnevatel ümartorude analüüsidiagrammidel on kujutatud toruprofiili mõõdud

diameeter/seinapaksus (mm), sisepinged antud torule (MPa) ja kogu toruraami arvestuslik mass

(kg).

Sele 27. Risttorude RT1 analüüs

Esimeste risttorude RT1 analüüsi tulemustest saab järeldada (vt sele 27), et parimaks massi ja

sisepinge tulemuseks on ümartoru mõõtmetega 60x6.

45

Sele 28. Risttorude RT2 analüüs

Teiste risttorude RT2 analüüsi tulemuste põhjal (vt sele 28) osutub parimaks ümartoru mõõtmeks

50x4.

Sele 29. 3. Risttorude RT3 analüüs

Kolmandate risttorude RT3 analüüsist (vt sele 29) on parim valik kaalu ja sisepinget arvestades

torud mõõduga 50x2.

46

Sele 30. Horisontaaltorude HT analüüs

Horisontaaltorude analüüsis (vt sele 30) on optimaalseks toru mõõduks 50x4.

Lõplikuks kandekonstruktsiooni ümartorude massiks tuleks 16,6 kg maksimum sisepingega 251,48

MPa (vt sele 31). Maksimaalne sisepinge mõjub risttoru RT2 alumisse serva, selel märgitud sildiga

Max.

Sele 31. Toruraamile mõjuvad sisepinged

47

Toruraami läbipaine maksimumkoormust avaldades tekib risttorude RT3 otstest läbipaine kuni 60

mm (vt sele 32), selel märgitud läbipainde maksimum punkt sildiga Max.

Sele 32. Toruraami läbipaine

Teostatud analüüsist lähtuvalt saadakse ka sõlmpunktidele mõjuvate jõudude ja momentide

summad, mida saab kasutada järgnevate ühenduspõlvede ja kinnitusklambrite tugevusarvutustel.

2.7 Ühenduspõlvede tugevusarvutus

Ühenduspõlvede projekteerimisel tuleb võtta arvesse eelnevalt arvutatud toruraami torude mõõdud

ja sõlmpunktide mõõtmed. Põlved tuleb konstrueerida, et ühendada risttorud RT1- RT2 ja RT2-

RT3. Materjali kokkuhoiu ja tootmise lihtsustamiseks plaanime põlve projekteerida töötlemisviisist

lähtuvalt keevisühendusena mille puhul tuleb jätta tootmiseks materjalivaru. Materjaliks valime

samuti nagu ümartorude puhul EN AW 6082-T6.

Esmalt võtame risttorude ühenduse RT1 ja RT2, kus põhikriteeriumiteks on põlve sisenevate torude

läbimõõt, mis meil on RT1 Ø=60 mm ja RT2 Ø=50 mm. Torude omavaheline nurk on 77°. Torude

fikseerimiseks põlve kasutame poltühendust M8. Põlve seinapaksuseks valime 4 mm ja

konstruktsiooni tugevdamiseks lisame ribi (vt sele 33).

Jõud, millega arvestame on saadud eelneva toruraami FEM analüüsist, kus arvestatavad jõud

telgedele on:

48

562,38

2435,9

x N

z N

Ning arvestatav momentjõud: 1130,5N m

Põlv konstrueeritakse CAD programmiga, kus teostatakse tootele FEA simulatsiooni leidmaks

sisepinged ja läbipainded.

Sele 33. Alumise põlve sisepinged

Sisepingete maksimum tulemuseks saame 76,2 MPa, mis on piisav ning läbipaine maksimum on

0,08 mm. Antud juhul võib küll põlve veel optimeerida, kuid keevissõlme teostamiseks oleks see

mittesoovitatav.

Teise e. ülemise põlve konstrueerimisel tuleb ühendada torud RT2 ja RT3, kus läbimõõdud on

mõlemale torule Ø=50 mm ja nurk torude vahel 77°. Konstruktsiooniline lahendus jääb sarnaseks

nagu alumise põlve puhul (vt sele 34). Jõumomendid, mida tuleb arvestada on telgedele:

2500z N

Momentjõud: 775N m

49

Sele 34. Ülemine põlv sisepinged

Maksimaalseks sisepingeks saame märgitud kohas (vt sele 34) 96,5 MPa, mis on piisav. Läbipainde

väärtuseks märgitud kohas (vt sele 35) on antud juhul 0,08 mm. Mõlemad tulemused on lubatud

piires ja edaspidist optimeerimist teostama ei hakka.

Sele 35. Ülemine põlv läbipaine

50

2.8 Vaheklambrid

Vaheklambri projekteerimisel tuleb teostada ühendus torude RT1 ja HT vahel. Klambri funktsioon

peab jääma selline, et vajadusel saab risttorude vahet muuta vastavalt kas kasutatakse lühemat

isteraami või pikemat kanderaami alusraami. Seega, klamber peab olema avatav HT torudelt.

Klambri torude omavaheline paigutusnurk on 90° ( vt sele 36). Klammerdatavate torude

läbimõõdud on HT= 50 mm ja RT1= 60 mm. Klambreid on platvormi konstruktsioonis neli.

Klambri kinnituse torule RT1 teostame selliselt, et klambrit oleks võimalik vajadusel torult lahti

võtta seega konstrueerime klambri osa kaheosalisena ja paigaldusel tuleb klambri mõlemad pooled

omavahel ühendada ning poltühendusega (neli polti M5) kinnitada. Klambri välimine külg peab

jääma võimalikult madala profiiliga tagamaks toru asetuse võimalikult kopteri kere lähedale.

Klambri ühendus toruga HT on sarnane, kuid kiiremini avatav ja seadistatav vastavalt kasutatavale

alusraamile. Klamber koosneb samuti kahest eraldatavast poolest, kuid väline külg on hingena

sisemise klambripoole küljes kinni ja kinnitatav teisest servast hingel oleva poltühendusega.

Klambri eri pooled on omavahel 90° nurga all ja ühendatud poltühendusega M8 ühelt poolt

sisemise kuuskantpea poldiga, teiselt poolt mutriga, mille jaoks on klambri sees pesa.

Sele 36. Vaheklamber

Materjalina kasutame alumiiniumsulamit EN AW 6082 T6 klambri keredetailidel ja poltühenduses

kasutame roostevaba terassulameid omadusklassiga A4-70.

51

Vaheklambrile mõjuvad survejõud ja momentjõud. Väikestest survejõududest tingitult pole vaja

teostada tugevusarvutusi klambri välisosadele; sisemiste klambriosadele avalduv survejõud on

13953 N, FEM analüüsist tulenevalt on survejõududest sisepinged ülemisele klambri poolele 23,7

MPa ja alumisele klambri poolele 20,1 MPa.

2.9 Otsaklambrid

Otsaklambreid kasutame kinnitusraami kinnitamiseks kopteri külge. Otsaklambrid on kinnitatud

kopteri teliku horisontaaltorude (vt sele 20) ja HT torude vahele risti 90° nurga all. Kuna torud HT

ei asu sümmeetriliselt kopteri alla, siis tuleb vaadata teliku kinnitustorudest lähtuvalt, mis

kinnitusvõimalused olemas on. Samas teliku torude eri kõrgusest on tingitud ka esimeste ja

tagumiste kinnitusklambrite pikkused. Vasakule jäävad toruklambrid saab ühendada otse HT toru

kohale, kuid parempoolsete torude puhul tuleb klamber konstrueerida torust kopteri tsentri poole.

Esmalt projekteerime vasakpoolse esimese klambri. Kinnitame klambri esiteliku risttoru külge, kus

peame arvestama telikutoru kanalit, mis on kopteri kere sees (vt sele 37).

Sele 37. R44 teliku kanal

Esmalt tuleb välja selgitada kanali mõõtmed mille järel konstrueerime graafiliselt klambri detailid

paigaldamise järjekorras teliku torule. Klambri teeme kinnitusosas kahe osalise, kus ülemine

klambri pool peab eelnevat kanali kitsusi arvestades paigutuma telikutoru kohale, alumise osa saab

52

paigaldada juba eelnevalt paigaldatud ülemise osa külge (vt sele 38) ja omavahel ühenduseks

poldime mõlemad pooled nelja sisekuuskantpoldiga M8.

Sele 38. Klambri paigaldus esiteliku torule

Klambri materjalina kasutame alumiiniumsulamit EN AW 6082 T6 ja poltide materjal on

roostevaba teras omadusklassist A4-70. Klambri alumisele ja ülemisele poolele teostame

tugevusarvutused vastavalt koormates klambreid täiskoormusega 5000 N. Nii klambri telikupoolne

kui ka toru HT poolsed osad on sarnased, ainuke erinevus on kinnitatava toru läbimõõt telikul, mis

on vastavalt 51 mm ja HT torul 50 mm. Klambri ülemine osa on fikseeritud silindriliselt pinnalt ja

jõud rakenduvad mööda poldi avasid M8 (vt sele 39). Sisepinged saavutavad maksimumi 19 MPa

klambri siseküljel kontaktil kinnitatavale torule.

53

Sele 39. Klambri ülemise osa sisepinged

Alumise klambri toetuspindadeks on neli poldipead, mis asetsevad klambri servades olevates

avaustes, jõud rakendub mööda silindrilist pinda, kuhu kinnitub klambrite vahelülina 50 mm toru

(vt sele 40). Tulemuseks saame 37,1 MPa, mis tekib maksimumkoormusel poldi ava servades.

Läbipaine mõlemal klambril on olematu ja seega saab klambrite konstruktsioonilise lahenduse

kasutusele võtta.

Sele 40 . Klambri alumise osa sisepinged

Kuna alumine klambripool, mis kinnitub torule HT samade klambritega, siis jõuarvutused on

mõlemale klambripoolele samade tulemustega, mis teliku torule kinnituva klambriga.

54

Kopteri parempoolse klambri jaoks tuleb konstrueerida klamber selliselt nagu vasakpoolselgi, kuid

lisaks sellele tuleb klambri projekteerimisel arvestada parempoolse toru asetsemist kopteri tsentrist

tunduvalt väljapool kui vasak HT toru. Parempoolse esimese toru kinnitus jääb telikule samaks

nagu vasakpoolselgi. Kuid tagumisele telikutorule kinnituv klamber tuleb kinnitada teliku torude

ühenduspõlvele. Põlve läbimõõt on 65 mm ja kasutatav silindriline pinnaosa, kuhu klambri saab

kinnitada on 42 mm. Seega tuleb teistest klambriosadest erinev kaheosaline klamber. Klambri

tugevusarvutused teostame sarnaselt nii ülemisele kui alumisele klambripoolele ainukese

erinevusega, et klambripooled kinnituvad kahe poldiga M8. Ülemise klambripoole

tugevusarvutustest tulenevalt (vt sele 41) saame suurimaks sisepingeks 14,1 MPa, maksimum asub

poltühenduse juures.

Sele 41. Tagumise parema klambri ülemise poole sisepinged

Alumisele klambri poolele teostame samuti arvutused, mis näitavad sisepingete maksimumi kuni

107 MPa poltühenduse kandepindade servades (vt sele 42).

Sele 42. Tagumise parempoolse klambri alumise poole sisepinged

55

Umbavas keerme tööpikkus

Klambri kinnitamisel poltühendusega on vaja määrata poltidele vähim tööpikkus umbavas. Selleks

tuleb leida poldi läbimõõdule vastav tööpikkus korrutades läbi vastava koefitsiendiga, mis on

vanandatud alumiiniumsulami puhul jämekeermetel omadusklassil A2-70 võrdne 6.8 klassile

1,2 d .[27:251]

1,2 8 9,6mm

Arvestame juurde keerme väljajooksu, mis on M8 puhul 1e 6,2 mm.[27:89]

6,2 9,6 15,8mm

Võtame keermele varu kokku kuni 20 mm.

Poltide tõmbetugevuse arvutused.

Järgnevalt teostame poltide tugevusarvutused, millega klambri pooled omavahel kinnitatud on.

Arvutused teostame poldi tõmbele

M8 ristlõikepindala 236,6S mm [27:244]

limallow

v

,kus ohutustegur dünaamilisel koormusel terasele 3v [27:44] ja tugevuspiir lim eR

(A2-70 tugevuspiir 450N/mm2)[27:251]

2450150 /

3allow N mm

Tõmbepinge ühele poldile on t

F

S , kus F –tõmbejõud, S – ristlõikepindala.[27:45]

2

2

5000136,6 /

36,6t

NN mm

mm

56

Kasutame klambripoolte ühendamisel nelja polti M8 ja seega ühele poldile langev koormus on:

2/ 4 136,6 / 4 34,2 /t N mm

Parempoolse tagumise klambri puhul peame kasutama kahte polti M8, kus ühele poldile laskuv

maksimumkoormus on:

2/ 2 136,6 / 2 68,3 /t N mm

Poltide arvutusel saadud tulemusest saab järeldada, et nendele poltidele antud lubatud tugevuspiirist

jäävad reaalsed tõmbepinged allapoole ja poltide kasutus tagab piisava tugevusvaru.

2.10 Isteraam

Isteraami projekteerimisel peame arvesse võtma inimkeha standardmõõtudest väärtused, mis

kujutavad inimest istumas, samuti eelnevalt projekteeritud kinnitusraamilt tulevad mõõdud. Kuna

inimene on istuvas asendis antud raamil, siis tulevad mõõtudeks reie pikkus 49 cm ja puusa laius 37

cm. Arvestades seda, et inimene istudes ei toeta reit täies ulatuses pingile, siis saame istme laiuseks

võtta väiksema mõõdu, antud juhul 400 mm. Puusa laiusest tulenevalt tuleb määrata istme pikkus;

istme pikkuse puhul on teada, et eriüksuslase kasutatava varustuse lisamisel (nn. rakmed) suureneb

puusade juurest laius seega lisame 370 mm varu ~100mm ja saame istme pikkuseks 500 mm.

Isteraami välisraami jaoks valime 35 mm läbimõõduga ja 2 mm seinapaksusega ümartorud, mis on

omavahel otstest kokku keevitatud. Isteraami istumiskohaks saame samuti kasutada torustikku, mis

on keevitatud välisraami vahele (vt sele 43), kuid arvestada tuleb nii torustiku keevitatavuse

keerukust kui ka materjali kulu ja massi.

57

Sele 43. Isteraami torudega isteosa

Lisaks ergonoomikast tulenevalt pole torudel istumine kuigi mugav, seega võtame kasutusele ühtse

tasapinnaga perforeeritud aukudega plaatistme. Antud juhul saame plaadi tasapinda madalamale

istutada vastavalt välistoru raami servast, mis annab võimaluse isteraami sisse istuda ja toetada

välistorustiku pindadele.

Tugevusarvutusel koormame isteraami keskosa täiskoormusega 5000 N (vt sele 44). Tulemuseks

saame 89,5 MPa mis asetseb isteraami keskosas.

Sele 44. Isteraami sisepinged

Isteraami läbipaindeks saame maksimumkoormusel 6,1 mm ja mis asetseb samuti isteraami

keskpunktis (vt sele 45) . Antud juhul on väike läbipaine lubatud kuna täiskoormust tavaolukorras

58

isteraam ei kanna. Võib ka esineda juhtusid, kus isteraam on koormatud rohkem ühest või teisest

servast sellisel juhul on läbipainde ja sisepingete jõud on välisraami toetuspinna tõttu väiksemad.

Sele 45. Isteraami läbipaine

Isteraam kinnitub kinnitusraami torustikule isteraami mõlemas servas asetsevate nelja kõrvaga, mis

toetub ja on fikseeritud torudele RT3 ava kaudu kiirkinnitatavate sõrmedega süvendist avatava

nupuga Kwik-Lok® Pin (vt sele 46). Kiirkinnitatavad sõrmed on kinnitatud turvatrossiga isteraami

külge vältimaks sõrmede kadumist paigaldamisel/mahavõtmisel.

Sele 46. Kiirkinnitusega ühendussõrm Kwik-Lok® Pin ja turvatross [28]

59

2.11 Pikk alusraam

Pika alusraami projekteerimisel võtame aluseks samuti eelpool teostatud isteraami arvutused ja

valitud disainielemendid. Erinevused isteraamist on raami välismõõtmed ja lasti kinnitusviis. Raami

gabariitmõõtmed on tulenevalt alusraamile paigaldatavast kanderaamist 500x2150 mm.

Välisraamina kasutame samuti ümartoru läbimõõdu 35 mm seinapaksusega 2 mm, mis on nurkadest

ühendatud keevisliite teel. Raami keskosa on samuti 2 mm paksuse lehtmaterjaliga kaetud ja on

raami toruraami ülaosaga tasapinnaline. Kaalu vähendamiseks on lehtmaterjali aukudega

perforeeritud. Kinnitusviisilt kinnitusraamile kasutame sama võtet nagu isteraamilgi, kus raam

kinnitus kiirkinnitussõrmedega kandvale alusraamile. Kanderaami või lasti kinnitamiseks on raami

servadesse jäetud kinnitusavad (10 tk) kust saab lasti koormakinnitusrihmade või karabiinidega

alusraamile kinnitada.

2.12 Ohutus- ja kinnitusvahendid

Toote kasutamisel on ülioluline ohutus. Kuna raami kasutatakse kõrgustes, siis peab olema

reisija(d) lennu ajal turvaliselt kinnitatud. Ohuks on lennu ajal raamilt maha kukkumine kui kopter

on lennus. Põhjusteks on näiteks libisemine raamil, järsk pöörang, turbulentne õhumass,

ülekoormus, alakoormus, tugev õhuvool edasiliikumisel. Antud võimalusi arvestades tuleb

kinnituslahendused leida nii isteraamile kui kanderaami alusraamile. Isteraami puhul on võimalusi

mitmeid; esmane võimalus on kasutada reisija turvarakmetega kinnitamist kas raami külge või

kopteri salongis olevate turvavööde külge. Olulisimaks kinnituseks tuleks võtta isteraami külge

kinnitamine kahepunkti turvavöö süsteemiga. Turvavöö süsteem on kinnitatud isteraami puhul

poltühendusega mõlemast servast isteraami välistorude külge. Poltühenduse külge kinnitub kõrv,

mille külge turvavöö, ja turvavöö otsad on reguleeritavad kiirklambrilt, mille saab ühendada teise

otsaga. Kasutame sama kõrva, mis on kopteritootja poolt välja andnud (vt sele 47). Liikuv kõrv

kinnitub puksil M6 poldiga torule.

60

Sele 47. Turvavöö kinnituskõrv

Turvavöö kinnitusklambri valime firma Austri Alpin toodetest:

COBRA® dual adjustable FC50KSS-XL (vt sele 48), klamber on mõlemalt poolt reguleeritav 50

mm rihmadega. Klamber on alumiiniumsulamist surve all mitte vabanev klamber, mis talub

koormust 18 kN.[29]

Sele 48. Cobra turvavöö klamber [29]

Turvavöö rihma valime vastavalt klambri rihma mõõdule, mis on 50 mm. Rihma valikul eelistame

langevarjunduses sertifitseeritud nailon rakmerihmasid Type 24, mis taluvad koormust 1134 kg[30].

Turvavöö mõlema poole pikkuse arvutamiseks koos pingutusotstega tuleb summeerida istuva

inimese kehamõõtude ja turvavöö kinnituspunktide vahe (500 mm). Selleks teostame arvutused

vastavalt inimkeha standardmõõtudele.

61

Istuva inimese mõõtmed [25]:

reie kõrgus – 17,9 cm

puusa laius - 37,3 cm

keha külgmine laius vöökohast – 23,9 cm

Arvestada tuleb lisaks seda, et reisija ei istu klambrite kinnituskohtadega ühel joonel vaid pigem 10

cm väljapoole.

Turvavööde mõlema poole pikkuseks kokku saame seega 800 mm. Turvavöö pingutusotste

pikkuseks liidame juurde mõlemasse otsa 150 mm ja kogupikkuseks saame 1100 mm. Tootmist

silmas pidades peame õmblusvaru mõlemasse otsa jätma, et saaks otsad klambrile tagasipööratult

õmmelda ja vaba otsa turvaõmbluse tagasipöörde teostad; seega lisame ühele poolele 80 mm.

Kokku saame ühe turvavöö pikkuseks 1260 mm.

Arvestama peab, et kinnitatud ja pingutatud rihmade otsad ei jääks lennu ajal õhuvoolus lendlema,

seega tuleb otsad paigutada turvavööl asetseva venivast tekstiilist aasade vahele.

Turvavöödega kinnitamisel võib kasutada topelt julgestust turvavööde ja rakmetest kinnituva

julgestusliini abil, mis kinnitub karabiiniga kopteri turvavöösüsteemi külge. Eriti peaks arvestama

seda lahendust kui lennatakse kasutades järske manöövreid ja ilmastikust tingitult on tugevad

turbulentsid. Julgestusliini kinnitamisel peavad olema eemaldatud tagumised kopteri salongiuksed,

samuti peab olema võimalik turvaliini avada mõlemast otsast kiiravatavate karabiinidega.

2.13 Viimistlus

Viimistluse eesmärgiks on kaitsta platvormi korrosiooni eest ja vähendada materjalist tingitult

demaskeerivat omadust. Lisaks tuleb toruraamistikule märkida seadistusmärgid vastavalt millises

seades raami kasutatakse, kas isteraamile või pikale alusraamile.

Platvormi viimistlus peab jääma kopteriga sama tooni ehk kasutada saab mattmusta (RAL 9011) või

oliivrohelist (RAL 6003) matti tooni. Märgistusjooned tuleb teostada mattvalge (RAL 9018)

tooniga. Viimistluse parimaks tulemuseks valime pulbervärvimise.

62

Isteraami alusplaat, mis jääb reisija poole, peab olema libisemise vältimiseks kas karestatud või

töödeldud libisemisvastase liimitava abrasiivse kattega. Antud juhul annab viimane variant parema

libisemisvastase tulemuse. Abrasiivmaterjali puhul tuleks samuti eelistada värvuselt mattmusta

tooni. Kasutada saab ka abrasiivteipelinte, mis kleebitakse isteplatvormile.

2.14 Platvormi massikese

Kopterile paigaldatava lisaseadmete paigaldamisel tuleb teostada kopteri uue massikeskme (MK)

määramine kas arvutuste teel või kopteri kaalumine vastavalt protseduuridele, mis on kirjas POH-is.

Antud juhul kasutatakse praktikas enamjaolt esimest arvutuslikku meetodit. Teist kaalumismeetodit

kasutab üldjuhul tehas kui toodab uue kopteri või on teostanud kopterile kapitaalremondi. Kuna

aegajalt paigaldatakse või eemaldatakse kopterilt erinevaid lisaseadmeid, siis teostatakse pärast

paigaldamist/eemaldamist arvutused, millega määratakse kopteri MK ja tühimass. Antud arvutused

dokumenteeritakse ja saadud tulemusi kasutatakse enne igat lendu lennueelsel täismassi ja MK

määramisel. Seega on oluline määrata platvormide kogumass ja massikeskmed, et paigaldamisel

saaks määrata eelmainitud tühikaalu ja MK-d kopterile. MK määramisel kasutame CAD

programmi, kust on võimalik saada vajalikud väärtused toote täismassi ja massikeskme kohta.

Järgnevalt arvutame välja massikeskme asukoha kopteri suhtes, selleks mõõdame välja

kinnituspunktide ja platvormi MK vahe ning arvutame välja saadud tulemuse kopteri nulljoonest ja

keskteljest. Tabelist 3 leiame lõplikud väärtused teostamaks kopteri(te)le MK määramise platvormi

paigaldamisel arvutusmeetodit kasutades. Kuna kopteri arvutused teostatakse vastavalt imperiaal

mõõtühikutes siis need on tabelis märgitud paksus kirjastiilis.

Tabel 3

Nimetus Tühimass Pikisuunaline õlg Põikisuunaline õlg

kg lbs cm in cm in

Isteraam 30,9 68,12 207 81,5 5,8 2,3

Pikk alusraam 40,9 90,17 234 92,1 4,7 1,9

Kuna massikeskme arvutused on pidevas muutuses seoses kopteri hooldustegevuse või

lisavarustuse paigaldamise/eemaldamisega siis ei hakata neid siin esile tooma.

63

3. MAJANDUSLIK OSA

Majanduslikus osas saame käsitleda tootele kuluva materjali ja ostutoodete hinda, samuti

oletuslikku toote tootmisele ja ka komplekteerimisele kuluvat hinda. Toote projekteerimisel on

arvestatud võimalikku materjali kokkuhoidu toote massi näol. Materjali tootmisest lähtuvalt on

toorikute kehamõõtmed lähtuvalt juurde arvestatud. Materjali hind on võetud töö tegemise ajal

saadud hinnapakkumise järgi kuhu on lisatud käibemaks. Materjalile kuluvad kulutused on

esialgsed kuna turul toimuva hinna kõikumistega võib hind tõusta või langeda (vt tabel 4).

Ostutoodete puhul arvestame samuti hetkel tootjate ja edasimüüjate hetkel kehtivat hinnakirja.

Poltühenduse detailidele võtsime hinnakirja firmast Baltic Bolt ([WWW] http://www.balticbolt.ee ).

Detaile, mida eesti tarnijatelt ei olnud võimalik saada, tuli osta väljast. Mõnede valuutade puhul tuli

teha ümberarvestus eurodele, mille jaoks kasutasime lõputöö hetkel Eesti Panga poolt väljastatud

valuutakurssi. Ostutoodete hankimisel välisturult pole sisse arvestatud transpordi kulusid, mida

tuleks kindlasti arvestada kui antud tooteid tellida. Kuna transpordikulud sõltuvad kauba kaalust ja

sihtkohast, siis hetkel on need oletuslikud ja seega neid kasutada ei saa. Arvestame seega kauba

maksumusega, mille leiame LISA 2 tabelist.

Ostutoodete kogumaksumuseks saame 299,3 €.

Tootmiseks kuluva hinna leidmiseks tuleks lasta teha masinaehitusfirmadel hinnapakkumine. Toote

projekteerimisel arvestasime seda, et toote tootmiseks läheb vaja nii lõiketöötlusseadmeid kui

keevitusseadmeid, lisaks lõppviimistluseks värvikambrit. Lõiketöötluse puhul saame arvestada

vastavalt materjalile head lõiketöödeldavust ja kiirust. Materjali keevitust silmas pidades valisime

samuti heade omadustega materjali, mille keevitusel samuti ei tohiks probleeme tekkida. Seega

tootmiskulude hinna kujunemisel peaksid eelnimetatud plussid hinna madalama hoidma.

64

Tabel 4

nr koost nimetus hulk, kg koostu hulk hind, 1 kg hind kokku

1 klamber 1 AW 6082 T6 f-toorik 2,18 4 4,2 36,62

2 klamber 2 AW 6082 T6 f-toorik 1,746 1 4,2 7,33

3 klamber 2 AW 6082 T6 toru 50(s4) 0,243 1 4,2 1,021

4 klamber 3 AW 6082 T6 f-toorik 1,746 1 4,2 7,33

5 klamber 3 AW 6082 T6 toru 50(s4) 0,337 1 4,2 1,42

6 klamber 4 AW 6082 T6 toru 50(s4) 0,361 1 4,2 1,52

7 klamber 4 AW 6082 T6 f-toorik 1,98 1 4,2 8,32

8 klamber 5 AW 6082 T6 toru 50(s4) 0,435 1 4,2 1,83

9 klamber 5 AW 6082 T6 f-toorik 2,86 1 4,2 12,01

10 Isteraam AW 6082 T6 toru 35(s2) 0,75 2 4,2 6,3

11 isteraam AW 6082 T6 plaat s2 0,65 2 4,2 5,46

12 isteraam AW 6082 T6 f-toorik 0,5 4 4,2 8,4

13 pikk alusraamAW 6082 T6 toru 35(s2) 3,2 2 4,2 26,88

14 pikk alusraamAW 6082 T6 toru 25(s2) 0,45 2 4,2 3,78

15 pikk alusraamAW 6082 T6 plaat s2 3,5 2 4,2 29,4

16 HT toru AW 6082 T6 toru 50(s4) 2,5 2 4,2 21

17 RT1 toru AW 6082 T6 toru 60(s6) 3,8 2 4,2 31,92

18 RT2 toru AW 6082 T6 toru 50(s4) 0,6 4 4,2 10,08

19 RT3 toru AW 6082 T6 toru 50(s2) 0,3 4 4,2 5,04

20 alumine põlv AW 6082 T6 toru/plaat 0,4 4 4,2 6,72

21 ülemine põlv AW 6082 T6 toru/plaat 0,3 4 4,2 5,04

Kokku: 237,4 €

Antud kulutusi kokku arvutades saame nii materjalide kui ostutoodetele kuluvaks hinnaks:

299,3 237,4 536,7 €

Kindlasti peame arvestama, et hinnale lisanduvad tootmiskulud, mis sõltuvad tootva firma

kasutuses olevast tootmismasinapargist ja toodetavate platvormide kogusest. Antud juhul tuleb

teostada hange ja hanke tulemustest sõltub toote lõplik omahind.

65

KOKKUVÕTE

Töö esimeses osas käsitlesime riigikaitselist asutust õhuväe lennubaas, mis on üks osa Kaitseväe

allasutustest ja mille ülesanneteks on teostada riigikaitset. Lennubaasi lennuvahendite

mitmekülgsete ülesannete tõttu on tekkinud vajadus erivarustusena kereväliste platvormide järele

helikopteritele Robinson R44.

Lõputöö tehnilises osas käsitletakse analoogseid tooteid ja nende tehnilisi näitajaid, mille baasil

konkreetset projekteeritavat platvormi projekteerima hakata. Üheks põhiliseks eeskujuks on võetud

firma Tyler Technologies INC poolt toodetav erioperatsioonide platvorm. Kuna antud toodet ei

toodeta õhuväe lennubaasi poolt kasutatava helikopteri R44 jaoks, siis tuli ka käsitleda antud

kopterimudelit, millele platvormi vaja läheb, samuti tutvusime mitmete lisavarustustega, mida

toodetakse R44 jaoks. Järgnevalt käsitlesime projekteerimist mõjutavaid tingimusi ja takistusi, mida

peab arvestama õhusõidukile lisavarustuse projekteerimisel. Antud juhul saime väga hea ülevaate

sellest, mis seaduslikel alustel õhuväes muudatustöid õhusõidukile teha võib. Teemadest

käsitlesime veel aerodünaamikat, materjale, massikeset ja inimkeha standardmõõte. Järgnevalt

seadsime kriteeriumid platvormi tootmiseks põhinedes eelpool nimetatud punktidele. Inimkeha

standardiks valisime keskmiste mõõtudega varustusega sõduri ja sellest lähtuvalt, saime luua

profiili platvormi mõõtmetele ja vastupidavusele.

Kopterile kinnitatava konstruktsiooni kinnituspunktide valikul oli põhiliseks eesmärgiks kopteri

tootjapoolsete ettekirjutuste jälgimine ja kopteri kerele mitte ühegi muudatustöö tegemine. Piisavalt

tugevateks kinnituspunktideks osutusid kopteri teliku keresisesed horisontaaltorud, kuhu saab

kinnitada projekteeritava platvormi.

Väga oluliseks osaks töös olid massi- ja tasakaaluarvutused, kus tuli välja selgitada, kas antud

lisavarustust saab R44 küljes kasutada kui platvormid on koormatud. Töö käigus leidsime tulemuse,

mis lubas jätkata projektiga, kuna kõik näitajad jäid kopteritootja lubatud piiridesse. Seejärel

töötasime välja projekteeritava konstruktsioonilise lahenduse selliselt, et antud toodet saaks

66

kasutada õhuväe erinevatel kopteriversioonidel. Antud juhul tekitas raskusi pontoonkopterile

vajaliku konstruktsioonilise lahenduse leidmine. Lahenduseks tuli nii isteraami kui ka pikka

alusraami tõsta telikupiirist niivõrd, et platvorm jääks pontoonide kohale, sama kehtib ka

avariipontoonidega kopteril.

Konstruktsiooni põhimaterjaliks valisime alumiiniumsulami AW 6082 T6, mille baasil tehti

tugevusarvutused nii põhikonstruktsioonile kui ka sõlmpunktidele. Tugevusarvutused teostati

tugevusarvutuslike programmidega, mis võimaldasid toodet optimeerida. Põhikonstruktsiooni

torustiku tugevusarvutustel optimeerisime tulemused ja antud tulemustele põhinedes jätkasime

raami sõlmpunktide tugevusarvutustega. Sõlmpunktideks on erinevad kinnised ja lahtivõetavad

sõlmed nagu põlved ja klambrid. Klambrite vajadus tekkis sõlmede lahtivõetavuse pärast, kuna

antud raam on mõeldud paigaldamiseks ajutiselt ainult konkreetse lennuülesande jaoks ja kiirete

ümberseadistuste pärast vastavalt vajadusele kas kasutatakse lühikest- või pikka alusraami.

Klambrite projekteerimisel tuli kokku projekteerida viis erinevat klambrit, millest üks klamber on

kasutatud konstruktsioonis neli korda ja teised neli on üksikeksemplarid. Neljal ühesugusel klambril

on võimalus klambrid kiirkorras avada ja konstruktsiooni muuta sobivaks kas isteraamile või pikale

alusraamile.

Alusraamide konstruktsioonile paigaldamist saab sooritada kiirkinnitussõrmede abil, mille

kasutamisel saab raami kinnitada/eemaldada kümnekonna sekundi jooksul. Isteraamil on

kahepunkti turvavöösüsteem, mis reisijat lennu ajal istmel kinni hoiab. Pikale alusraamile on kauba

või kanderaami jaoks tehtud sisselõiked ja läbi nende saab lasti kinnitada

koormakinnitusvahenditega alusraami torustiku külge. Lisaohutusvahendina on isteplatvormil

võimalik kasutada rakmetele kinnituvat julgestusliini, mis on teise otsaga kinnitatud kopteri

salongiturvarihmade külge.

Lõplikuks tehniliseks osaks sai projekteeritud platvormi massikeskme määramine ja selle

mõjupunkti leidmine kopterile kinnitatult. Antud väärtused on olulised kopterit hooldava ettevõtte

jaoks kopteri massikeskme määramisel kui platvorm kopterile paigaldatakse.

Majanduslikus osas arvutasime platvormile kuluva ostutoodete ja materjali kogumaksumuse.

Materjali arvutamisel võtsime aluseks toorikutele mineva materjali koguse. Materjalide ja

ostutoodete hinnad on võetud edasimüüjate ja tootjate hinnakirjadest, mis olid kehtivad lõputöö

teostamise hetkel. Projekteeritava toote lõpliku omahinna kujunemisel on vaja

67

masinaehitusettevõtet, kes teeb hinnapakkumise vastavalt oma tootmisvõimekusele ja

seadmepargile. Tootmiseks on vajalik nii lõiketöötluse kui ka alumiiniumkeevituse olemasolu.

Lõputöö käigus sai etteantud ülesanded täidetud ja eelnevat plaani sai ületatud platvormi

mitmekesistamise tõttu. Lisaks eriüksuse transpordiplatvormile teostasime ka kanderaami

transportplatvormi kui suuremamõõdulise kaubaplatvormi ühte tootesse. Suutsime teostada seda

selliselt, et kandeplatvormi seadistust kiirkorras muutes saab kasutada sellist platvormi, mida hetkel

vaja on. Eriti oluline on see kriisiolukorras, kus aeg on väga olulise tähtsusega, et vastavalt

olukorraga kiirelt kohaneda. Samas arvestasime hooldustehnikuga, kellel oleks mugav ja lihtne

vastavat muudatust teostada. Edaspidiselt tuleks toote valmimisel välja töötada toote kasutamiseks

erinevad juhendid nagu paigaldus ja hooldusjuhend.

Platvormist saaks edasi arendada kopteri lisavarustuse kinnitusraami, erinevatele seadmetele või

fikseeritud relvastuse jaoks.

Projekteeritud tootele oleks lisaks turgu sama õhusõiduki tüüpi kasutavatel asutustel, kes

teostavad julgeolekualaseid ülesandeid (politsei, turvafirmad). Antud juhul tuleks tootele taotleda

lennuameti poolt lennukõlblikustunnistus kasutamaks platvormi tsiviilotstarbel.

68

SUMMARY

Designing of helicopter Robinson R-44 external accessories

Estonian Air Forces use three different versions of helicopter Robinson R-44 and they are used in

defence force training as well as for police special force air support. Their maintenance costs are

low and therefore it is beneficial to use this helicopter type for the current duties of Estonian

defence and police forces. However, this helicopter R-44 model does not have the necessary

accessories for effective use e.g. limited space in the helicopter, special force operator cannot take

the necessary position for shooting, limited visual and operating field, etc. As the need for flight

operations is growing, there is a need for an external helicopter platform for R-44 which could be

quickly attached to or removed from the helicopter when necessary. Currently, there are no external

helicopter platforms available for the helicopter R-44. The aim of the current project was to design

a suitable external platform applicable to helicopter Robinson R-44 all three different types used in

the Estonian Air Forces.

Similar products are designed for helicopters like Eurocopter AS350 and MD Helicopters MD-500.

Therefore, it was possible to use the examples of these helicopter accessories as a model and to

design an external helicopter platform for R-44 which would enable the special force operator to

work effectively on the platform filling the duties of air support. The most important indicators of

the designed platform are its strength, stiffness and light weight.

The current platform has to be manufactured in a machine building company as there are no

possibilities for manufacture in the Estonian Air Forces. Therefore, it was necessary to work out

assembly drawings and requirements in order for the manufacture companies to produce the

platform according to the set requirements.

The current project comprises of different calculations and graphical drawings. In the first section,

the author introduces the air base of the Estonian Air Forces.

69

In the second, technical section, the author introduces analogue products, conditions of engineering,

gives an overview of the helicopter Robinson R-44 and its technical data, strength calculations,

weight and balance calculations.

The conditions of engineering were limited by the legislation concerning modifications to state

aircrafts. The criteria for the design were set by aerodynamics, materials, centre of gravity and

standard dimensions of the human body. In accordance with the mentioned criteria, the

measurements and durability profile of the platform was created. After the calculations and

dimensioning, it became obvious that the platform can be attached to the helicopter at its fuselage

horizontal strut of the landing gear.

Aluminium alloy AW 6082 T6 was selected as the main material for the platform. In addition to the

platform, it was necessary to construct different clamps that could be opened and closed quickly.

Moreover, the clamps allow the platform to be used in different functions; firstly, as the seat frame

and, secondly, as the long platform. The seat frame has a special two-point seat belt. In case of the

long platform, there are cutouts in the long frame for attaching the litter on the frame with straps.

In the final part of the technical section the author had to determine the centre of gravity and find its

impact point to the helicopter when attached to the R-44.

In the third section, the author provides the economic aspects, materials and prices. Assembly

drawings are available in appendices.

70

VIIDATUD ALLIKAD

1. Sõjalise kaitse arengukava 2009 – 2018 (2009).Tln: Kaitseministeerium, 20 lk.

2. Riigikaitse arengukava 2013 – 2022 (2013). Tln: Vabaliigi Valitsus, 7 lk.

3. Terras R. Kaitseväe arengukava ei kärbi võimekust, vaid ambitsioone [WWW]

http://uudised.err.ee/index.php?06268047 (12.12.2012)

4. Eesti Kaitsevägi. Lennubaas. [WWW] http://www.mil.ee/et/kaitsevagi/ohuvagi/lennubaas

(28.02.2013)

5. Mercy Flight. History of air ambulance and medevac. [WWW]

http://www.mercyflight.org/content/pages/medevac (24.03.2013)

6. Shepherd , C. (2005). Arming airborne police units. –Professional Pilot veb., lk 2-4.

7. Tyler Technologies. Tyler Special Operations Platform. [WWW] http://www.tylertech.net/

(1.04.2013)

8. Shepherd , C. (2007). Support grows for selective airborne use of force. –Professional Pilot

aug., lk 2-4.

9. Fred J. Pushies (2005). Night Stalkerss, 160th special operations aviation regiment

(airborne). MN: Zenith Press.

10. MD Helicopters. MD-500. [WWW] http://www.mdhelicopters.com/v2/md_500e.php

(24.03.2013)

11. Dart Aerospace [WWW] http://www.dartaerospace.com/specialty-sections/special-ops-

equipment/special-ops-equipment-tsop (24.03.2013)

12. Eurocopter. Eurocopter AS 350/355 .[WWW]

http://www.eurocopter.com/site/en/ref/Overview_68.html (24.03.2013)

13. Bell Helicopter. Bell 407. [WWW] http://www.bellhelicopter.com/en_US/Home/Home.html

(2.04.2013)

14. Robinson Helicopter Company [WWW] http://www.robinsonheli.com/home.html (3.04.13)

71

15. R44 Pilot´s Operating Handbook and FAA approved rotorcraft flight manual (2012). CA:

Robinson Helicopter Company, 204 lk.

16. Tyler Camera Systems [WWW] http://www.tylermount.com/Tyler-camer-systems.html

(6.04.13)

17. Aero Design Ltd. [WWW] http://www.aerodesign.ca/ (6.04.13)

18. Simplex Mfg [WWW] http://www.simplex.aero/helipod/ (7.04.13)

19. Alaska Rack LLC [WWW] http://alaskarack.com/ (6.04.13)

20. Lennundusseadus. (1999). – Riigi Teataja RT I, 30.12.2011, 9.

21. Lennubaasi lennugrupi õhusõidukite hooldeeskadrilli käsiraamat (2012). Õhuväe staap. lk

85

22. Helicopter Flying Handbook (2012) U.S. Department of transportation Federal Aviation

Administration Flight Standards Servise, 199 lk.

23. Aircraft Weight and Balance Handbook (2007). U.S. Department of transportation Federal

Aviation Administration Flight Standards Servise, 97 lk.

24. Aviation maintenance technical handbook (2008). U.S. Department of transportation

Federal Aviation Administration Flight Standards Servise

25. 2010 Anthropometric survey of U.S. Marine Corps personnel: methods and summary

statistics (2013). U.S. Army Natick Soldier Research, Development and Engineering Center,

458 lk.

26. Center of Mass of a Human [WWW]

http://www.hypertextbook.com/facts/2006/centerofmass.shtml (10.04.14)

27. Mehaanikainseneri Käsiraamat (2012). TTÜ kirjastus Tln. 492 lk.

28. Jergens specialty fasteners master catalog (2011). 189 lk.

29. Austri Alpin [WWW] http://www.austrialpin.net/products/cobra/ (29.04.2014)

72

30. Para Gear [WWW] http:// www.paragear.com/skydiving/10000044/W9980/ (29.04.2014)

73

LISA 1. Disaster response litter

74

LISA 2. Ostutoodete hinnakalkulatsioon

Nr Koostu osa Nimetus

Hulk,

tk

Koostude

hulk

Hind, 1

tk

Hind

kokku 1 klamber 1 tihvt 6x50 2 4 0,438 3,504 2 klamber 1 mutter M8 2 4 0,119 0,952 3 klamber 1 seib 8 1 4 0,024 0,096 4 klamber 1 K varras M8x45 1 4 1 4 5 klamber 1 polt M8x30 1 4 0,19 0,76 6 klamber 1 seib 8/2 1 4 0,026 0,104 7 klamber 1 seib 5 4 4 0,017 0,272 8 klamber 1 polt M5x30 4 4 0,151 2,416 9 klamber 2 polt M8x30 8 1 0,16 1,28 10 klamber 2 seib 8 8 1 0,024 0,192 11 klamber 3 polt M8x30 8 1 0,151 1,208 12 klamber 3 seib 8 8 1 0,024 0,192 13 klamber 4 seib 8 8 1 0,024 0,192 14 klamber 4 polt M8x30 8 1 0,19 1,52 15 klamber 4 otsakork 1 1 2,5 2,5 16 klamber 5 seib 8 6 1 0,024 0,144 17 klamber 5 polt M8x40 2 1 0,21 0,42 18 klamber 5 polt M8x62 1 1 0,33 0,33 19 klamber 5 seib 8 1 1 0,024 0,024 20 klamber 5 mutter M8 1 1 0,119 0,119 21 klamber 5 polt M8x30 4 1 0,19 0,76 22 klamber 5 otsakork 1 1 2,5 2,5 23 isteraam puks 2 2 0,4 1,6 24 isteraam seib 6 4 2 0,02 0,16 25 isteraam polt M6x50 2 2 0,27 1,08 26 isteraam mutter M6 2 2 0,1 0,4 27 isteraam abrasiivkate 1 2 7 14 28 isteraam tv klamber cobra 1 2 19 38 29 isteraam turvavöö 50 mm 1,3 2 2,6 6,76 30 RT torude koost polt M8x70 6 2 0,51 6,12 31 RT torude koost polt M8x80 2 2 0,64 2,56 32 RT torude koost seib 8 8 2 0,024 0,384 33 RT torude koost mutter M8 8 2 0,119 1,904 34 RT torude koost otsakork rt1 2 2 2,5 10 35 RT torude koost otsakork rt2 2 2 1,8 7,2 36 RT torude koost otsakork rt3 2 2 1,8 7,2 37 RT torude koost kwik lok pin 4 2 20 160 38 RT torude koost turva liin sõrmele 4 2 1,4 11,2 39 HT torud otsakork HT 4 1 1,8 7,2

Kokku: 299,3 €

75

LISA 3. R-44 isteraam

76

LISA 4. R-44 pikk alusraam

77

LISA 5. Isteraami üldkoost

78

LISA 6. Pika alusraami üldkoost

79

LISA 7. Pikk alusraam

80

LISA 8. Isteraam

81

LISA 9. Risttoru raam

82

LISA 10. Klamber HT-RT1

83

LISA 11. Klamber HT-R44-V-E

84

LISA 12. Klamber HT-R44-V-T

85

LISA 13. Klamber HT-R44-P-E

86

LISA 14. Klamber HT-R44-P-T