DE1456013A1

DE1456013A1 - Dynamischer Schwingungsdaempfer und Hubschrauber mit solchem Schwingungsdaempfer

Info

Publication number: DE1456013A1
Application number: DE19651456013
Authority: DE
Inventors: Burkam John E; Glatfelter Edward W
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 1964-12-31
Filing date: 1965-12-29
Publication date: 1969-05-29
Also published as: GB1120193A; FR1473921A

Description

Dynamischer Schwi sdä fer und Hubschrauber mit solchem Schwingungsdämpfer Die Erfindung betrifft einen dynamischen Schwingungsdämpfer zum Ausgleich der in einer rotierenden Nabe durch mehrere, daran befestigte und sich mit ihr drehende radiale Teile in einer Ebene erzeugten Schwingungen mit einer Fliehgewichtsan-Ordnung, die wenigstens ein Gewichtspaar aufweist, welches in einer Ebene entlang einer Kreisbahn mit festem Radius um eine lotrecht zur Ebene liegende Achse umlaufend angetrieben ist, wobei die Gewichte eines jeden Gewichtspaares in Abhängigkeit von den Schwingungen in ihrer Winkelstellung zueinander beweglich sind. Dynamische Schwingungsdämpfer sind in vielerlei Ausführungen bekannt, die man im wesentlichen in zwei Gruppen einteilen kann, von denen die eine Gruppe über geeignete Getriebe angetriebene Kreisel benutzen, die ähnlich der "Schlick"-Kreiselanordnung für Schiffe wirkt, um deren Rollbewegung zu dämpfen, während die andere Gruppe Fliehgewichte benutzt, die in einen einen größeren Durchmesser als die Fliehgewichte aufweisenden Ringkäfig frei beweglich angeordnet sind, von denen entweder mehrere, mit radialen Abstand von der zu dämpfenden' labe mit dieser umlaufend angeordnet sind oder die einen konzentrisch zur Achse der labe angeordneten, mit dieser umlaufenden Ringkäfig aufweisen. Erstere Gruppe kann außer Betracht bleiben, da die Erfindung von der zweiten Gruppe ausgeht. Bei diesen in Betracht kommenden Schwingungsdämpfern ist es bekannt, in den Ringkäfigen ein Ölbad vorzusehen, welches die Bewegungen der Fl i ehgewicht skörp er dämpft. Diese letztere Art Schwingungsdämpfer hat sich als unzureichend erwiesen, da sie infolge ihrer unmittelbaren Kupplung mit der umlaufenden Nabe nicht in der Lage waren, die daran erzeugten Schwinaungen in zufriedenstellender Weise aufzuheben. Der Schwingungsdämpfer gemäß der Erfindung kommt, obwohl er auch auf anderen, ähnlich gelagerten Gebieten Verwendung finden kann, in erster Linie bei Hubschraubern zur Anwendung, bei denen ganz besondere Probleme auftreten, die mit den herkömmlichen Mitteln nicht in zufriedenstellender Weise gelöst werden könnten. Die Erfindung bezieht sich auch auf einen Hubschrauber mit einem Schwingungsdämpfer. Ein Problem bei Drehflügelflugzeugen, wie z.B. Hubschraubern, besteht darin, daß die Schwingungen, die beim Übergangs- und Vorwärtsflug erzeugt werden, über die Rotornabe auf den Rumpf des Flugzeugs übertragen werden. Diese Schwingungen,rühren von der unsymmetrischen Luftströmung durch den Drehflügel her, bei der der voreilende Flügel einer größeren Luftgeschwindigkeit ausgesetzt ist, als der rückeilende Flüjgel, was auf die Relativbewegung des Hubschraubers zuruckzuführen ist. Infolge dieser uneymmetrischen Luftströmung erfährt jeder Flügel des Hubsohrauberrotors beim Umlauf eine periodische Veränderung des Auftriebs. Die Kombination dieser ärodynamisehen Kraft mit den dynamischen Kräften, die auf die Flügel-

Die auf di e Nabe ausgeübten Kräfte können als eine harmonisohe Reihe (Fourier) bezeichnet werden, Infolge der symmetrischer Winkelanordnung der Flügel eines Hubschrauberrotors addieren sich die an der Nabe auftretenden Kräfte derart, daß die von den Rotorfltügeln ausgehende und über die Rotornabe in den Rumpf übertragene, vorherrschende Kraft mit einer Frequenz auftritt, welche dem rodukt der Rotordrehzahl und der Anzahl der Flügel entspricht. 1.L° Behrend kritische ;chwingungen auch bei eilen @@rehzhlen, d ein Vielfaches der Rotordrehzahl betragen, infolge der unvermeidlichen Abweichungen zwnischen den Flügeln auftreten, sind die hauptsächlichen kritischene, bei den meisten Hubschraubern beobachteten SchwinguWen jene, die ein Vielfaches des Produkte der otordrehzahl und der Anzahl der Flügel, die an dem Rotor befestigt sind, betragen. Weiterhin ist die Frequenz, mit der die hauptsächliche kritische Schwingung auf-

Ein weiteres bevorzugten Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes seiohnet sich dadurch aus, daß die die Winkelstellungen der Gewichte einen jeden Gewichtspaares verstellenden Vorrichtungen Einrichtungen aufweisen, die auf die Nabenschwingungen in einer bestimmten, in der Kreisbahnebene der Gewichte liegenden Richtung ansprechen und ein zur Amplitude der Schwingungen in dieser Richtung und in Phase damit ein proportionales Ausgangssignal erzeugen, welches zur zwangsweisen Steuerung der relativen Winkelstellung der Gewichte einen jeden ßewichtspaares zueinander dient, um die durch die Schwingungen in dieser Richtung erzeugten Kräfte in wesentlichen auszugleiohen. Zweckmäßig sind hierbei zwei Gewiehtspaare vorgesehen, von denen dem einen Gewiohtspaar eine auf Schwingungen in einer Richtung ansprechende Vorrichtung und dem anderin Gewiohtspaar eine auf im rechten Winkel dazu auftretende Schwingungen ansprechende vorriohtung zugeordnet ist, Hierbei sind zur verstellung der relativen Winkelstellung der Gewichte den einen Gewiohtspaares zumindest ein von der einen sohwingungsentsprechenden Vorrichtung gesteuerter Servoaotor und zur Verstellung der relativen Winkelstellung der Gewichte des anderen Gewiohtspaares sumindest ein von der an@eren sohwingungsansprechenden Vorrichtung gesteuerter Servomotor vorgesehen.
Zweckmäßig sind die Gewichte des ersten un zweiten Gewichtspaares schwenkbar auf einer mit aer Rotornabe verbundenen

der Ansahl der daran befestigten radiale Teile ist.
Ein weiteren Merkmal der Erfindung ist darin zu nehene daß die Nabe und die daran befestigten radialen Teile eine Drehflügelanrdnung einen Hubsohraubern ist.
Damit die Erfindung klar veret@nlioh wird, sollen nunmehr gewinne bevorzugte usführunngsbeispiele den Erfindungegegenstandee in Verbindung mit len beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigen.
Fig. 1 eine Seitenansicht einen Hubschraubern mit einem Schwingungsdämpfer gemäß der Erfindung, welcher an Rotor über jeder Flügelanordnung vorgesehen ist; Fig. 2 eine Draufaioht der vorderen Flügelanordnung den in Fig. 1 gezeigten Hubschraubers, wobei die äu@eren Begrenzungslinien eines Sohwingungedämpfere gemäß der hWindung in striohpunktierten Linien angedeutet Bind; Fig. 3 einen axialen Schnitt teilweise in Ansicht einer ernten Ausführungefors den Sahwingungsdämpfers g@@ä@ der Erfin dung Fig. 4 einen sohnitt nach Linie 4-4 der Fig. ß teilweine in Draufsioht der ßetriebeanor@nung zur Drehung eines der gewichtabstützenden Gehäuse des Sohwingungedäaplexe nach Fig. 3 zeigt Fig. 5 einen Schnitt nach Linie 5-5 der Fig3 teilweise in Draufsteht der Getriebeanordnung zur Drehung den anderen gewichtabstütsenden Gehäuses den Sohwingung@dämpfers der Fig. 3; Fig. 6 einen Schnitt nach Linie 6-6 der Fig. 5 teilweise in Draufsicht, wobei eine Stellung eines Gewichtepaaren innerhalb seines Stützgehäusen geseigt ist; Fig. 7 einen Schnitt nach Linie 7-7 der fig. 3 teilweise in Draufsicht, wobei eine Stellung den anderen Gewiohtspaares innerhalb seines Stützgehäuses gezeigt ist; Fig. 8 einen Axialsohnitt teilweise in Ansieht einer anderen @usführungsform den Schwingungsdämpfere gemäß der Erfindung; Fig. 9 einen Axiaisohnitt teilveise in Ansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungaform @es Soh@ ingungedäapfers gemäß der Erfindung; Fig. 10 einen Schnitt nach Linie 10-10 der Fig. 9 teilweise in Draufsioht Fig. 11 einen ohntt nach Linie R1-11 der Fig. 10 teilweise in Draufsicht fig. 2 ein schematische @le ckdiagramm eines Absolnit s eines elektrischen @astsystems Ader bevorzugten usführungsßorm nach Fig. 9

en einleuchten, daß ein einziges Gehäuse mit wenigstens zw@ darin auf einer Kreisbahn beweglichen Gewichten verwendet werden könnte, um gewisse periodische Schwingungen, wie z.B. solche, die einen kreisföraigen geometrischen Ort, beispielsweise mit einer anderen Frequenz als die Drehzahl. des den Schwingungen unterworfenen Körpern auszugleichen.
Ein Vorteil dieser ersten Hauptausführungsformen den Erfindungsgegenstanden ist darin zu sehen, daß keine äu@ere Kraftzufuhr erforderlich ist. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsformen ist darin zu sehen, da eis ein geringen Gewicht im Vergleich zu dem G@wioht den Hubs@hraubers aufweist. wenn beispiel@weiee ein 8550 kg wiegender Hubschrauber verwendet wird, würde das Gewicht des Schwingungsdämpfers für jeden Rotor maximal etwa 27 kg betragen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß Energieverluste, die auf Schwingungen surüokzuführen sind, vermindert werden. Noch ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, da@ die Betriebseigenschaften den Hubschraubers verbessert werden, wodurch die Ermüdungserscheinungen der Besatsung und der Bauteilt den Hubschraubers vermindert werden. @ooh ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsformen ist darin zu sehen, da Änderungen der Drehzahl des Rotors keinen Einflug haben, da der Schwingungsdämpfer unmittelbar damit verbunden ist. Hin veiterer Vorteil dieser Ausfürungsform ist darin zu sehen, da der Schwingungs@ämpfer auf sich ändernde Amplituden oder Phasen der Schwingungen anepricht, welohe durah die Drehfl@gel an der eich drehenden Nabe erzeugt verden Ein eiterer Vorteil dieser Ausführungsfora ist darin zu sehen, daß sie keinerlei Wartung benötigt, da der Schwingung@dämpfer ein rollständig geaohlo@s@@@@ Gehäus@ aufweist, welchen für die' Lebensdauer des Sohwingungsdümpfere verschlossen sein kann. Obwohl die suvor beschriebenen ersten Hauptaueführungsformen den Erfindungegegenstandes ausreichen, um die an der Rotornahe auftretenden Sohwingungen durch die dynamischen Eigensohaften der umlaufenden Gewichte aufzuheben, kann es in einigen Fällen bevorzugt werden, eine gesonderte Tant- und dtauereinrichtung vorausehen, u@ Rotornabensohwingungen festsustellen, wobei die Gewiohte eines jeden . Paares zwangsläufig gegen.. oder auseinander bewegt werjen, um dadurch die Rotornabensoh@ingungen unabhängig von ver rehzahl der Rotornabe und der auf die Gewichte wirkenden Zentrifugalkräfte aufzuheben. s soll nunmehr eine zweite Hauptausführungsßorm einer Sahwingungsdämpfungseinriohtung gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die fig, 9-13 beschrieben werden. in Fig. 9 ist eine Johlwelle 121 gezeigt, welche von der Rotornabe 118, mit vder sie in beliebiger geeigneter eine, beispielsweise durch eine schraubverbind-ung verbunden sein kann, angetrieben ist. Ein kreissegmentförmiges Ge@icht 122 ist mittels Lagern 123 u. 124 drehbar auf der /elle 121 gelagerte Ein zweites kreissegmentförmiges Gewicht l23, welchen das gleiche Gewicht und die gleiche form wie das kraisstgmentförmige Gewioht 122 aufweist, ist mittels Lagern 126 und 127 7 drehbar-auf der Wolle 121 gelagert.

an seinen unteren, inneren Ende mit Zähnen 132 versehen, weloho mit den Zähnen 183 der welle 121 ih Eingriff stehen, so daß die Rot@rnabe 118 das Teil 181, welchen als Sonnenrad wirkt, antreibt. Ein Planetenradtrdger 184 ist auf einem flansch 185 des Sonnenrades 181 abgestützt. Der Planetenradträger 184 weist an seiner Nabe 187 Zähne 1836 auf, welche mit Zähnen 188 an oberen, äu@eren Ende den Sonnenraden 181 in Eingriff stehen. Diese Anordnung bewirkt, Zag der Planetenradträger 184 in der gleichen Richtung wie die Rotornab@ 113 und die Verbindungswelle 121 gedreht wird. A@ Planetenradträger 184 sind die Zahnräder 189, 190 u. 191 in gleicher weise drehbar angeordnet, wie die Zahnräder 145, 146 u. 147 am Planetenradträger 141, Das Zahnrad 191 ist mit einen nicht dargestellten Lager drehbar auf einen Zapfen 192 gelagert, dessen oberes @nde mit Gewinde versehen ist, auf welches eint Mutter 193 zur Befestigung des Zapfens 192 an Planetenradträger 184 geschraubt iote In gleicher @eine sind die Zahnräder 189 u. 190 mittels Lagern (nicht dargestellt) auf einem Zapfen 194 drehbar gelagert, dessen oberes Ende mit Gewinde versehen ist, auf @elches zur Befestigung den Zapfens 194 am Planetenradträger 184 eine Mutter 195 geschraubt ist. Die als Planetenräder wirkenden Zahnräder 190 und 191 Bind in ein@r horizontalen Ebene angeordnet, welche einen vertikalen Abstand Über dem Zahnrad 189 hat. Die Zähne 196 des Planetenradee 190 stehen mit den Zähnen 197 an der Innenwand eines ringförmigen Teilss 198 in Eingriff, welches als duieres Zentralrad wirkt. Dss äudere Zentralrad 198 ist an einen ringförmigen Teil 199 mittels ge igneter Befestigungsmittel, wie z.B. Schrauben 200 befestigt. Das ringförmige Teil 199 Reist Zähne 201 auf, welche mit den Zähnen 202 eines an einet SBer- . vomotor 204 angebrachten Zahnrades 203 in Eingriff stehen.
Auf diesd Weine wird das ringförmige Teil 198 normaler eine festgehalten, es sei dRenn, der Servomotor 204 wirdt erregt, wodurch das äußere Zentralrad 198 gegenüber den Planetenräuern 190 und 191 bewegt wird.
Die Zähne 196 den planetenrades 190 stehen ebenfalls mit den Zähnen 2t)5 den Planetenrades 191 im Eingriff. Die Zähne 203 den Planetenrades 191 stehen ebenfalls mit den Zähnen 206 eines als Sonnenrad wirkenden ringförmigen Feilen 207 im Eingriff. man Sonnenrad 207 ist an der Nabe 133 des Gewichte 125 durch geeignete Befestigungsmittel, wie s. B. Schrauben (nicht dargestellt) befestigt. wenn somit der Planetenradträger 184 durch die Rotornabe 118 im Uhrzeigersinne gedreht wird, dreht eich das Planetenrad 190 in Gegenuhrzeigersinne um den Zapfen 194, da nie Zähne 196 den Planetenrades 190 mit den Zähnen 197 den normaler eise feststehenden @entralrades 198 im Eingriff stehen. Eine Drehung den Planetenrades 190 im Gegenuhrzeigersinne bewirkt eine Drehung den Planetenrades 191 in hrzeigersinne um den Zapfen 192. Durch @1e Drehung den Planetenrades 191 im Uhrzeigersinne wird das Sonnenrad 207 in ßegenuhrzeigereinne um die Welle 121 angetrieben, so da@ das Gewicht 125 im Gegenuhrzeigersinne umläuft, also entgegengesetzt zur rehrlohtung der Rotornabe 119. Das ü@ersetsung@verhältnls zwischen dem Planetenrau 190, dem äußeren Zentralrad 198, den lanetenrad 191 und den Sonnenrad 207 ist so gewählt, dsß den Ge@icht 125 mit der dreifachen inkelgeschwindigkeit der Rotornabe 118 umläuft. Bei einer anderen Anzahl von Drehflügeln @ndert eich das bersetsungs- . verhältnis entsprechend, wie bereite beschrieben.
Infolge der Ve bindung den äußeren Zentralrades 19e mit dem Servomotor 204 bewirkt eine Erregung den Servomotors eine @ewegung den Zentralreden 198 gegenüber den Übrigen Zahnrädern. mit denen ee zusammen wirkt. Infolgedessen wird das Gewicht 125 relativ nu den anderen Ge@ichten 122, 122, u, 132 bewegt, wenn der Servomotor 204 erregt wird.

Die Zähne 208 den Planetenrades 189 stehen ebenfalls mit den Zähnen 219 (siehe Fig.10) einen Sonnenraces 2.0 im ingriff, welches durch geeignete Befeetigungemittel, wie z.B. Schrauben (nicht dargestellt) mit dem Gewicht 132 verbunden ist. Wenn. somit der Planetenradträger 184 durch die Rotornabe 118 im @hrzeigersinne gedreht wird, dreht sich das unter dem Planetenrad 190 auf dem Zapfen 194 angeordnete Planetenrad 189 im Gegenuhrzeigersinne um den Zapfen 194. Dien bewirkt, daß sich das Sonnenrad 220 im Uhrzeigerainne um die Achse der alle 121 dreht, so daß das Gewicht 132 in der gleichen Richtung wie die Rotornabe 118 gedreht wird.
Das bersetzungsverhältnis zwischen den Zähnen 2c09 des äußeren Zentralrades 210, den Zähnen 208, den Planetenrades 189 und den Zähnen 219 den Sonnenrades 220 ist so gewählt, da i das Ge@ ich( 132 mit Gder dreifachen inkelgeschwindigkeit der Rotornabe 118 umlaufend angetrieben wird. Wenn natürlich die Anzahl der Drehflügel eine andere als drei ist, wird das bereetzungsverh@ltnie der Zahnrkder entsprechend, wie beschrieben geändert.
Bei Erregung den Servomotors 211 wird das äu@ere Zentralrad 210 gegenüber dem Planetenrad 189 und dem Sonnenrad 220 bewegt, so daß auch das Gewicht 132 gegenüber den übrigen Gesichten 122, 125 und 128 bewegt wir i, Das äusere Zentralrad 210 steht jedoch fest, wenn nicht der Servomotor 211 erregt wird.
Die durch sie Drehflügel 115, 116 un, 117 an der Rotornabe hervorgerufene Kräfteeinwirkung weist einen elliptischen

die Gewichte 122 und 125 erzeugten Zentrifugalkraft erreicht.
In gleicher -weiae kann die durch die Ge@richte 128 u. 132 erzeugte Amplitude der Komponente verändert werden, indem die Gewichte 128 u. 132 zueinander oder euseinander bewegt werden. enn die Gewichte 128 und 132 zueinander hin bewegt werden, nimmt die durch sie erzeugte resultierend. Zentrifugalkraft zu. Die maximale, durch die Teile 128 u. 132 erzeugte Amplitude entsteht, wenn sie eine sich deckende Stellung übereinander einnehmen.
Es ist weiterhin notwen dig, daß die furch die Ge- ichte 128 u. 132 erzeugte Phase der resultierenden Zentrifugalkraft derart ist, das sie genau entgegengesetzt zu derjenigen der längsgerichteten Komponente der Krafteinwirkung an der potornabe 1o ist. Es ist somit notwendig, die Gewichte 128 u.
132 ent eder in der rehrichtung oder entgegen der Drehrichtung der Rotornabe 118 anzutreiben.
In gleicher weise ist es er@ünscht, da@ die Phase der durch die Gewichte 122 u. 125 eirzeugten resultierenden entrifugalkraft im wesentilchen unmittelbar entgegengesetzt zu derjenigen der @uerkom@onente der rauf die iotornabe 118 einwirkendern Krafte gerichtet ist. Demgem @ werden die Geichte 122 und 125 beide entweder in der einen oder der anderen Richtung in Abhängigkeit von der Phase der Querkomponente der kr fteein-Wirkung an der Rotornabe 1 @@@ bewegt.

Ausgang. wenn die Rechteck- und die Sinuswelle in Phäse sind, wie in fig. 14. dargestellt. -nie Glefohntronkomponente der demodulierten welle ist positiv enn die Rechteck- und die Sinuawelle um 180° aus der Phase ` verschoben sind, ist die Gleiohstromkomponente der demodulierten eile, wie in Fig. 15 gezeigt, negativ.
Wenn die Rechteck- und Sinüewelle um g0 o aus der Phase verschoben sind, hat der Ausgang den Demodulators eine Null-Gleichstromkomponente, wie in Fig. 16 dargestellt.
Fie aus Fig. 17 ersichtlich, ändert sieh die Gleiohstromkomponente den Demodulatorausgange nioht, wenn der Sinuswelle eine Sinuswelle mit nieariger Frequenz überlagert ist.
Hur sie Aimplitude der ecriselstromkomponente ändert sich und wird am ingang der Verstärker 232 und 233 ausgeflibert, so daß nur die Gleiohstromkompeonente verst erkt und den Servomotoren 170 und 211 zugeführt sira. Da die Servomotoren motoren mit einem Permanentmagnetfeld sind, drehen nie sieh enteprechend der Polaritat das ihnen zugeführten Gleichstroms in der einen oder der anderen Richtung. a@ ist somit ersichtlioh, daß der Servomotor sieh in einer iohtung dreht, enn die Azimutstellung des umlaufenden Gewichts 138 und die Sohwingungsbewegung in einer bestimmten Phasenbeziehung zueinander stehen, und daß sich der Servomotor in der anderen Richtung dreht, wenn die Phasenbeziehung um 180° verschoben wird.

willkürlich angenommen sind. Da die Vektoren mit gleicher Winkelgeschwindigkeit und in gleicher Richtung umlaufen, ist die Ansprache des rohrförmigen Teile 137 dieselbe, als wenn die Vektoren zu einer Vektoraumme S vereint wären. Das Teil 137 spricht sowohl in Quer- als auch in Längsriohtung an, wobei jedoch von Beechlounigungsmesser 138, welcher den beiden in Betracht gesogenen Gewiohten 128 und 132 zugeordnet ist, nur die lnngegeriohteten Bewegungen wahrgenommen werden. Wenn man die Phasenverndgerung außer Betracht läßt, bewegt sich das '.heil 137 nach rechte, wenn die Vektorsumne S in' dniese Richtung weist. Die durch den Vektor A in fig. 18 dargeetellto Beschleunigung wirkt um 180° entgegengesetzt. Die Phasensteuerung und die Motorpolarität ist so gewählt, daß die Rechteck- und die Sinuswelle in Phase eind, wenn der Gewichtsvektor W1, dessen Stellung die Reohteokwelle zündet, dem Vektor 8 des Besohleunigungemeseers, dessen Stellung durch eine Sinunwelle gegeben ist, um 90o folgt, wobei die Gleiohstromkomponente der demodulierten Sinuswelle bewirkt, das der Servomotor die Stellung den Gewichts vorrückt. Ait anderen Worten gesagt, versucht der Gewiohtavektor den Beohleunigungsmesservektor einzuholen. wenn der Gesichtsvektor um 90° voreilend zum Besohleunigungsmesservektor sein sollte, hat die Rechteckwolle die umgekehrte Polarität zur Sinuewelle des Beschleunigungsmessers, obei die Gleiohstromkomsonente der demodulierten olle bewirkt, da, der Servomotor das Gerioht in Richtung den Besohleunigungsmesservektore A zur ekbewegt. Auf die Vektoraumme 5 bezogen versucht jedes der Gewiceite sich von der Vektorsumme S fortzubewegen und eine gegenüberliegende stellung

stellen die Leitdauer des Durchgangs den Gewichte 122 fest, während die magnetischen Abnehmer 242 u. 243 die Leitdauer den Durchgangs den Gewichts 125 feststellen.
Die Phasensteuerung 234 wird so eingestellt, das die Phasenansprache den rohrförmigen Teils 137 auf andere Phasenverzögerungen der Einrichtung anspricht und die Stellung der magnetischen Abnehmer 239, 4U, 242 u. 243 ist derart, daß die Polarität den Ausgangs den Demodulators 235 korrekt ist, um das Gewicht 122 in der gewünschten Richtung von der Vsktorensumme der Querkomponente der Schwingungen, die an der Rotornabe 118 auftreten, fortzubewegen, wobei der Ausgang den Demodulators 236 die richtige Polarität aufweist, um das Gewicht 125 in Richtung von der Vektorensumme der Querkomponente der Schwingungskräfte an der Rotornabe 118 fortzubewegen, Es soll nunmehr die Arkung beider, sich gegenläufig bewegender Gewichte 128 und 132 und entgegengesetzt urlaufender Rotorkraftvektoren betrachtet werden.
wenn die Rotorkraftvektoren zusammenfallen sollten oder eich übereinender hinwegbewegen, wenn sie sich nahe der Längeriohtung befinden, ruft ihre große Summe eine große Kraft W1 + W2 der umlaufenden Gewichte, gesteuert von den auf nie Längsriohtung ansprechenden Besohleunigungsmesser 13s hervor. Dieselbe Kraft w 1 + W2 bewirkt 90o später eine grosße Querkraft. Gleichzeitig wirken die beiden entgegengesetzten umlaufenden Rotcrkraftvektoren PA und P$ gegeneinander und weieen eine

Gleichseitig nimmt der Besah leunigungemesser 139 die Amplitude der Querkomponente der an der otornabe 118 durch die daran befestigten Drehflägel erzeugten Kräfte wahr. Wenn die Gewichte 122 u. 125 keine ausreichende Zentrifugalkraft erzeugen, um der Querkomponente entgegenzuwirken. werden die Servomotoren 158 u, 204 erregt um die. Gewichte 122 u. 125 zueinander hin zu bewegen. Wenn natürlich die Querkomponente . geringer als die Zentrifugalkraft der Gewichte 122 u. 125 ist, bewegen die Servomotoren 158 u. 205 die Geßichte 122 u. 125 auseinander. Es ist ebenfalls notwondig, daß sie Phase der resultierenden Zentrifugalkraft, welche durch den 'talauf der Gewichte 122 u,. 125 erzeugt wird. direkt entgegengesetzt zu der Querschwingungskomponente ist, welche an der Rotornabe 118 durch die daran befestigten Drehflagel erzeugt wird. Demgemäß werden die Servoaotoren 158'u,-2-,4 Ebczifalls erregt, um beide Gewichte 122 u. 125 in gleicher Riehtung zu bewegen. Dies kann in der einen oder anderen Richtung sein, was von der Quer-Komponente der Schwingungen abhängt, die an der Rotornabe 118 durch dia daran befestigten Drehflügel erzeugt werden.
Eine Abwandlung der zuvor beschriebenen Einrichtung besteht darin. den Ausgang eines Besahleunigungsmessers um 90° zu verzögern und dann diesen Signal demjenigen des anderen Besohleunigungemessers zuzufügen, um ein Gewichtspaar zu steuern, wobei dieselben zwei Signale voneinander abgezogen werden, um das andere Gewichtspaar zu steuern. Es kann mathematisch gez=3igt werden, da' bei diesem Verfahren die Größe und Phase jeder der gegenläufigen Rotorkraftvektoren unmittelbar erzielbar ist, wobei diese Information dann den entsprechenden Gerichtspaaren zugeführt wird.
Obwohl die Beschleunigungsmesser 138 u. 139 in einer Stellung oben am Gehäuse 138 gezeigt sind, könnten sie auch nahe dem oberen Ende den nichtrotierenden rohrförmigen Teile 137. falls erwüneoht. angeordnet sein. sährend der dargestellte Schwingungsdämpfer Schwingungen aufhebt, welche in einer horizontalen Längs- und Querebene erzeugt werden, wird darauf hingewiesen, daß dieGewichte 122, 125, 128 u. 132 auch so angeorznet sein könnten, daß sie Kräfte in einer vertikalen Länge- oder einer vertikalen Querebene aufheben. Bei dieser Anordnung wörden die Gewichte sich um Achsen drehen, die im rechten winkel sur Drehaohse der Rotornabe 118 liegen. weiterhin werde es notwendig sein, die Gewichte 122, 125, 127 u. 132 in synmetrischen Stellungen um die Drehcohse der Rotornabe 118 herum anzuordnen. Während die Gewichte 122 u. 125 so dargestellt sind, da' sie denselben geometrischen ert wie die Gewichte 12b u. 132 haben, wir t darauf hingewiesen, da i die Gerichte 12: u. 125 einer

jedes der Gewichts in Ansprache auf einen wechsel in der Phase oder der Amplitude der durch nie an der Rotornabe durch die daran befestigten Drehflägel erzeugten Sahwiagungen zwangsläufig in korrekte Stellung gebracht wird. An weiterer Vorteil dieser Ausführungsform ist darin zu sehen, daß eine Änderung der Rotornabendrehsahl den Sohwingungsdämpfer nicht beeinflußt. Noch ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsfors ist darin au sehen, daß die Gewichte nicht gegen Zentrifügalkräfte wirken aüssen, da ihre Abstände von der Drehachse immer gleich sind.
@ährend die Sohwingungsdämpfer gemäß der Erfindung zur Verwendung an einer Motornabe beschrieben worden sind, an welcher mehrere Drehflügel gelenkig angebracht sind, wird darauf hingewiesen, daß die sohwingungsdämpfer gemäß der Erfindung bei jeder Vorrichtung sur Anwendung kommen können, welche eine rotierende Nabe und mehrere radiale Teile aufweint, welche an der Rotornabe bei Drehung drselben Schwingungen erzeugen. So könnten beispielsweise die Schwingugedämpfer gemäß der Erfindung bei einem Schiffpropeller oder einem Flugzeugpropeller beispielsweise zur Anw ndung kommen.

Claims

A n n p r ü a h e 1.) Dynamischer Schwingungsdämpfer zum Ausgleich der in einer rotierenden Nabe durch mehrere daran befestigte und sich mit ihr drehende, radiale Teile in einer Ebene erzeugten Schwingungen, mit einer fliehgewichtsanordnung, die wenigstens ein Gewichtspaar aufweist, welches in einer Ebene entlang einer Kreisbahn mit festem Radius ums eine lotrecht zu der Ebene liegende Achse (21, 1ß, 121) umlaufend angetrieben ist, wobei die Gewichte eines jeden Gewichtspaares in Abhängigkeit von den Schwingungen in ihrer einkelstellung zueinander beweglich sind, dadurch gekennzeichnet, daß Antriebsvorrichtungen (37,32,36 48.42,40 bzw. 75,73,84 bzw. 165,146, 147,157; 1799143,169;, 207,190,191919o 220),189,210) vorgesehen Bind, welche die Gesichtspaare mit einem konstanten, jedoch nicht 1el betragenden bersetzungsverhältnis zur Nabendrehzahl in Umlauf setzen. 2.) Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da die fliehgewiehtsanordnung (50), 51, 53, 54 bzw. 100,102,104 bzw. 122,128,125,132) ein erstes Gewichtspaar (50v51 bzw. 100,102 bzw. 122, 128) und ein zweiten Gewichtspaar (53,54 bzw. 104 bzw.125,132) aufweist, die durch die Antriebsvorrichtungen (37,32,36 bzw. 48,42,40#, 75,73,84; 165,146,147,157,179o169 bzw. 207,190,191,198, 220,189,210) gegenläufig umlautend angetrieben sind-. 3.) Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufachsen der ersten und zweiten Gewichtspaare 50,51 bzw. 53,54; 122,125 bzw. 128,132) koaxial zueinander und zur Drehaohse der Nabe (18) angeordnet sind (Fig. 3 u.9). 4.) Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprilohe 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der geonetrische Ort des ersten Gewichtspaares (50,51 bzw. 100,102 bzw. 122o128) von geonetrisehen Ort des zweiten Gewichtspaares (53,54 bzw. 104 bzw.125,132) abweicht. 5.) Sohwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufaohsen der ersten und zweiten Gewiohtspaare (100,102 und 104) koaxial zueinander, jedoch in rechten winkel zur @rehachse der Nabe (18) angeordnet sind. (Fig. 8). 6.) Schwingungedämpfer nach einem der Anspruohe 1-5, dadurch gekennzeiohnet, daß das Gewichtspaar oder die Gewichtspaare (50,51 bzw. 53e54; 100 bzw. 102 bzw. 1(4) jeweils zylindrisch ausgebildete Gewichte aufweist, die in einer in einem von den Antriebsvorriohtungen (37,32,36 bzw, 48,4a,40; 75,73,84) umlaufend angetriebenen Gehäuse (22 bzw, 25; 80 bzw. 87) gebildeten Ringbahn (22,25; 99o101,103) in an sich bekannter Weise frei beweglich angeordnet sind, und daß die Winkelstellung der Gewichtspaare zueinander in bekannter weise in Abhängigkeit von den an der Nabe (18) erzeugten Schwingungen zur Aufhebung der durch die Schwingungen erzeugten Kräfte veränlerlich ist. 7.) Schwingungsdämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierenden Gehäuse (22,25; 80,87) innerhalb eines feststehenden Gehäuses (18;58) angeordnet sind, und daß zwischen den rotierenden Gehäusen und dem feststehenden Gehäuse Zahnradgetriebe (37,32,36; 48,42,40; 75,73,84) angeordnet sind, welche von einer Kraftquelle angetrieben sind. 8.) Sehwingungsdämpfer nach Anspruch 7, daturch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtungen für @ie umlaufend angetriebenen Gehäuse (22,25; 80,87) mit der Nabe (18) in Triebverbintung stehende Umlaufrädergetriebe (37p329 36; 48t42,40; 75,739b4) sind. 9.) Schwingungsdämpfer nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, da.,) das in einer Richtung umlaufende, die Gewichte (5f1951) aufnehmende Gehäuse (22) über ein ernten Planetengetriebe (37,32,3g) angetrieben ist, dessen Planetenradträger fest auf einer mit der Nabe (183) verbundenen Antriebswelle (21) angeordnet ist, wobei das Planetenrad (32) mit einem feststehenden äußeren Zentralrad (36) und einem am Gehäuse (22) vorgesehenen Sonnenrad (37) im Eingriff steht, während das andere, in entgegengesetzter Richtung umlaufende, die Gewichte (53e54) aufnehmende Gehäuse (25) über ein zweites Planetengetriebe (48,42,40) angetrieben ist, dessen äußeres Zentralrad (40) drehfest mit der Antriebswelle (21) verbunden ist und dessen Planetenrad (42) an einem stationären Planetenradträger (45) gelagert ist und mit dem äußeren Zentralrad (40) und dem am Gehäuse (25) vorgesehenen Sonnenrad im ingriff steht. (Fig. 3), 10.) Schwingungsdämpfer nach einem der Anspruche 4-8, dadurch gekennzeichnet, das das Umlaufrädergetriebe (75, 73e84) zum Antrieb der gegensinnig um eine senkrecht zur Achse der labe (18) liegende Achse umlaufenden, die Gewichte (1@0,102,104 aufnehmenden Gehäuse (8t),87) einen das feststehende Gehäuse (58) umgebenden, mit der Nabe (18) drehfest verbundenen Kegelradzahnkranz (75)

befestigte Kegelräder (73.84) im Eingriff stehen, von denen die eine @elle (70) drehfest mit dem einen umlaufenden Gehäuse (83) und die andere Welle (81) drehfest mit dem anderen umlaufenden Gehäuse (ti'i) verbunden. ist. 11,) Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, das die die inkelstellungen der Gewichte (122,125,128,132) eines jeden Gewichtspaares (122,125 bzw. 128,132) verstellenden Vorrichtungen Einrchtungen (138,139) aufweisen, die auf die Nabenschwingungen in einer bestimmten, in der Kreisbahnebene der Gewichte liegenden Richtung ansprechen und ein zur Amplitude der Schwingungen in dieser Richtung und in Phase damit ein proportionales Ausgangssignal erzeugen, welches zur zwangsweisen Steuerung der relativen Winkelstellung der Gewichte eines jeden Gewichtspaaren zueinander dient, um die durch die Schwingungen in dieser Richtung erzeugten Kräfte in wesentlichen auszugleichen. 12.) Schwingungsdämpfer nach Anspruch 11 und einen der Anaprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gewichtepaare (122,125 und 128,132) vorgesehen sind, von denen den einen Gewichtspaar (122,125) eine auf Schwingungen in einer Richtung ansprechende Vorrichtung (139) und dem anderen Gewichtspaar (128,132) eine auf in rechten Winkel dazu auftretende Schwingungen ansprechende Vorrichtung (138) zugeordnet ist. 13.) Schwingungsdämpfer nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstellung der relativen Winkeistel -ung der Geeichte des ein _n Gewichtspaares (1223e125) zumindest ein von der einen schwingungsansprechenden Verrichtung (138) gesteuerter Servomotor (170) und zur Vorstellung der relativen Winkelstellung der Gewichte des anderen Gewichtepaares (128,132) zumindest ein von der anderen schwingungsansprechenden Vorrichtung (139) gesteuerter Servomotor (158) vorgesehen. sind, 14.) Schwingungsdämpfer nach einen der Ansprüche 1-4 und 11-13, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichte des ersten und zweiten Ge iehtspaares (112,125 bzw. 128, 132) schwenkbar auf einer mit der Rotornabe (18) verbundenen Antriebswelle (121) angeordnet sind, und daß die Gewichte des ersten, in der einen Richtung umlaufenden Gewichtspaares (122,125) jeweils durch ein Planetengetriebe umlaufend angetrieben sind, das je einen drehfest mit der Antriebswelle (121) verbundenen Planetenradträger (141 bzw. 184) aufweist, die jeweils zwei miteinander kämmende Planetenräder (146,147 bzw. 190,191) tragen, von denen das eine (146 bzw.190) mit einem normalerweise feststehenden dußeren Zentralrad (157 bzw. 198) uni das andere (147 bzw. 191) mit einen drehfest mit den Gewichten (122, 125) verbundenen Sonnenrad (165 bzw.207) im Eingriff stellt, und daß die Gewichte des zweiten, in der anderen Richtung umlaufenden Gewichtspaares (128, 132) jeweils durch ein Planetengetriebe umlaufend angetrieben sind, das je einen mit den Planetengetrieben des er ten Gewichtspaares (122, 125) gemeins@men Planetenra trager (141 bzw.184) aufweisen, die jeweils ein Planetenrad (145 bzw.189) tragen, die jeweils mit einem normaler@eise feststehenden äußeren Zentralrad (169 bzw. 210) und einem drehfest mit den Gewichten (128,132) verbundenen Sonnenrad (179 bzw. 220) im Eungriff stehen, und daß die äußeren Zentralräder (157,198 bzw. 198e210) der Planetengetriebe für das erste und das zweite Gewichtspaar (122,125 bzw. 128, 132) mit j e einer Stirnverzahnung (161,201 bzw. 173,214) versehen sind, in die jeweils Zahnräder (159, 213 bzw. 171,213) der Servomotoren (158,204 bzw. 170, 211) angreifen. 15.) Schwingungsdämpfer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichts- und Getriebeanordnung innerhalb eines feststehenden Gehäuses (136) angeordnet ist. 16.) Schwingungsdämpfer nach irren der Ansprüche 1-6 oder 11-13, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtungen synchron mit Nabe (18) umlaufende Synchronmotoren sind. 17.) Schwingungedämpfer nach einem der Ansprüche 1-16, dadurch gekennzeichnet, da die Gewichtspaare (50,51 bzw. 53, 54 bzw. 100, 102 bzw. 104 bzw.122,125 bsw.128,132) mit einer Drehzahl angetrieben sind, die gleich dem Produkt der Drehzahl der Nabe (18) und der Anzahl der daran befestigten radialen Teile (15,16,17) ist. 18.) Schwingungsdampfer nach einen der Ansprüche 1-17, dadurch gekennzeichnet, da@ die Nabe (18) und die daran befestigten radialen Teile (15,16,17) eine Drehfl@gelanordnung eines Hubschraubern ist. 19. ) Hubschrauber, gekennzeichnet durch den Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 18.