DE2139337A1

DE2139337A1 - Rotoranordnung für Hubschrauber od. dgl. und Schwingungsdämpfer hierfür

Info

Publication number: DE2139337A1
Application number: DE19712139337
Authority: DE
Inventors: James L. Erie Pa. Potter (V.St.A.)
Original assignee: Lord Corp., Erie, Pa. (V.StA.)
Priority date: 1970-10-26
Filing date: 1971-08-06
Publication date: 1972-10-05
Also published as: CA934732A; IT939400B; FR2111845A1; GB1371775A; FR2111845B1; GB1371774A

Description

12 190 20/Η

LORD CORPOHATION, Erie, Pennsylvania, USA

Rotoranordnung für Hubschrauber od.dgl. und Schwingungsdämpfer hierfür

Die Erfindung betrifft eine Rotoranordnung für Hubschrauber od.dgl. mit einer um eine zentrale Achse drehbaren Rotornabe und mindestens einem, im wesentlichen radial zu der Achse gerichteten Rotorblatt, das mit der Rotornabe über ein im wesentlichen in der Rotationsebene wirksames Gelenk verbunden und an der Rotornabe gegen Bewegungen in dieser Ebene über einen Schwingungsdämpfer abgestützt ist.

Rotoranordnungen 'der hier angesprochenen Art finden sich im allgemeinen in vertikal startenden Luftfahrzeugen, wie z.B. Hubschraubern. Ein fundamentales Problem in derartigen Rotoranordnurtgen ist das Auftreten von unerwünschten Schwingungen, die durch das Rotorsystem auf den Plugseugkörper oder die Zelle übertragen werden. Eine Hauptquelle dieser Schwingungserscheinungen sind die sogenannten "Vor-Rückⁿ-Bewegungen oder in der Blattebene durchgeführten Bewegungen der

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Rotorblätter relativ zur Rotornabe während des Betriebes. Um die Übertragung dieser Schwingungen auf die Zelle auszuschalten, sind bereits zahlreiche Dämpfungsmechanismen für diese Vor-Rück-Schwingungen vorgeschlagen worden. Um eine optimale Wirksamkeit dieser Däcipfungsmechanismen zu erhalten, ist es allgemein üblich, die Rotorblätter an der Rotornabe derart anzulenken, daß sie bezüglich der Vor-Rück-Bewegung einen Freiheitsgrad aufweisen. Der Vor-Rück-Schwingungsdämpfer wird dann zwischen jedes Rotorblatt und die Rotornabe eingeschaltet, um das Auftreten der Vor-Rück-Schwingungen zu dämpfen.

Neben seiner reinen Dämpfungsfunktion soll ein Schwingungsdämpfer eine lange Lebensdauer besitzen, ein Minimum an Wartungsaufwand erfordern, in überschaubarer Weise über einen breiten Frequenz- und Temperaturbereich arbeiten und möglichst wenig anfällig gegen Umgebungseinflüsse einschließlich Verschmutzung durch Sand oder Öl, Feuchtigkeit od.dgl. sein. Sin Schwingungsdämpfer, dem di'ese Eigenschaften fehlen, kann - und ist in der Regel auch - die Ursache für kostenverursachende Ausfallzeiten und Reparaturkosten des Flugzeuges sein. Bisher sind Vor-Rück-Schwingungsdäinpfer vorgeschlagen worden, die entweder auf der Basis von Flüssigkeitsdämpfung (Hydraulik) oder von Reibungsdämpfung beruhen. Diese Schwingungsdämpferarten arbeiten zwar, wenn sie entsprechend eingesetzt werden, zufriedenstellend, sie benötigen jedoch eine häufige Inspektion und Wartung auf Grund ihrer speziellen Arbeitsweise und führen daher die Liste der Ursachen für Flugzeugausfallzeiten und Reparaturkosten an.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rotoranordnung der eingangs geschilderten Art und einen Schwin-

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gungsdämpfer dafür so auszubilden, daß neben einer zufriedenstellenden Däir.pferfunktion auch die übrigen, vorstehend erwähnten Forderungen erfüllt werden. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Schwingungsdämpfer neben dem Gelenk, davon getrennt, angeordnet ist und einen Körper aus viskoelastischen Katerial enthält, der an voneinander getrennten Stellen nit dem Rotorblatt bzw. der Rotornabe in Verbindung steht und in den zwischen diesen Stellen liegenden Bereich durch die auftretenden Bewegungen deformiert wird.

;,:it dieser Ausgestaltung wird somit eine Rotoranordnung bzw. ein Echv-iingungsdäiiipfer vorgeschlagen, in dem das aktive Dämpferelement aus einem Körper aus viskoelastischem LIaterial besteht. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist dieser Körper so angeordnet, daß er in der Hauptsache bei Auftreten einer Vor-Rück-Bewegung der Rotorblätter unter Scherspannung gesetzt wird. Zweckmäßigerweise ist dabei die Anordnung so getroffen, daß der Körper aus viskoelasti™ schem Material ausschließlich durch Vor-Rück-Bewegungen beeinflußt wird. In einer v/eiteren Ausbildung kann der Körper euer zur Scherbeiastung vorkomprimiert sein, was seine lebensdauer erhöht.

Weitere Vorteile und Kerinale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnungen sowie aus weiteren Unteransprüchen.

Es zeigt:

Pig. 1 eine schenatische Lraufsieht auf eine erfindungsger„äße Rotoranordnung, teilweise gebrochen;

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BAD ORIGINAL

Fig. 2 eine schematasehe Seitenansicht, gesehen in Richtung der Pfeile 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 eine vergrößerte Teildarstellung in der Draufsicht eines Schwingungsdämpfers der Rotoranordnung gemäß Fig. 1;

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4· in Fig. 3;

Fig. 5 .eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsforin - eines Schwingungsdämpfers gemäß der vorliegenden Erfindung;

" Fig. 6 eine Seitenansicht des in Fig. 5 gezeigten Schwingung sdämpfers und

Fig. 7 einen Querschnitt in vergrößertem Maßstab, geschnitten längs der Linie 7-7 in Fig. 5.

Gleiche Teile sind in den Zeichnungen durchwegs mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Die Fig. 1 zeigt schematisch eine vollgelenkige Dreiblatt-Rotoranordnung 10, in der ein Schwingungsdämpfer 12 zwischen einem Rotorblatt 14 und einer Rotornabe 16 angeordnet ist, ur. ^llVor-Rück"-Schwingungen des Rotorblattes 14 zu dämpfen. Wie weiterhin aus der Darstellung hervorgeht, wird die Rotornabe 16 von einer Rotorwelle 18 getragen, durch die bei deren Drehung auch die Rotornabe 16 um die gemeinsame zentrale Achse der Rotorwelle 18 und der Rotornabe 16 rotiert. An bestimmten Stellen auf dem Umfang der Rotornabe 16 sind gegabelte Halterungen mit jeweils einem Paar von Haltearmen 22 angeordnet, von denen in der Zeichnung lediglich ein Paar gezeigt ist. Zwischen den Haltearmen 22 sind die Rotorblätter 14, von denen nur eines dargestellt ist, mit der Rotornabe

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verbunden und von dieser gehalten, so daß sie im Betrieb mit dieser umlaufen. Me Verbindungen zwischen den Rotorblättern 14 und den Haltearmen 22 (Fig. 1) sind so ausgestaltet, daß jedes Rotorblatt 14 eine Bewegung um je eine in der Rotationsebene liegende-Querachse 24, eine Längsachse 26 und eine etwa senkrecnt zur Rotationsebene' liegende Querachse 28 relativ zur Rotornabe 16 ausführen kann. Entsprechend der Art dieser Bewegungen werden diese als Klapp-, Neigungs- und Vor-Rück-Bewegung bezeichnet.

Zur Erzeugung dieser Beweglichkeit ist ein Klappgelenk 30 zwischen den Haltearmen 22 durch einen Gelenkzapfen 32 gebildet, der die Klapp-Achse 24 definiert, die im wesentlichen senkrecht zur zentralen Drehachse und zur Längsachse des Rotorblattes 14 verläuft. Der Gelenkzapfen 32 ermöglicht die Klappbewegung des Rotorblattes 14 relativ zur Rotornabe 16 um die Klapp-Achse 24. An dem Gelenk 30 ist ein Tragelement 34 gelagert, das mittels eines die''Verdrehung des Rotorblattes 14 um dessen Neigungsachse 26 erlaubenden Lagers 36 eine Einstellung des Neigungswinkels des Rotorblattes gestattet. Die Neigungsachse 26 erstreckt sich in Längsrichtung des Rotorblattes 14 und verläuft senkrecht zur Klappachse 24. Die Einstellung der Neigung wird durch ein Gestänge 38 gesteuert, von dem lediglich ein Teil gezeigt ist. Das außen liegende Ende des Tragelementes 34 ist mit dem inneren Ende des Rotorblattes, der Rotorblattwurzel, durch einen Gelenkzapfen 40 gelenkig verbunden, der die Vor-Rück-Achse 28 definiert. Der Gelenkzapfen 40 liegt im wesentlichen parallel zur zentralen Drehachse und ermöglicht die Vor-Rück-Bewegung des Rotorblattes 14 bzw. eine Bewegung des Rotorblattes im wesentlichen in der Rotationsebene der Rotornabe 16 relativ zu dieser. V/ährend Neigungsbewegungen im Zu-

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sammenhang mit der Manövrierung des mit einer solchen Rotoranordnung ausgestatteten Luftfahrzeuges stehen und bewußt herbeigeführt v/erden, resultieren Vor-Rück- und Klapp-Bewegungen der Rotorblätter aus aerodynamischen Sim'lüssen, Änderungen in der Drehgeschwindigkeit der Rotornabe 16 u.dgl.« Typische Vor-Rück-Bewegungen sind die erwähnten Schwingungen um den Gelenkzapfen 40 um einen Winkel 41.

Die Rotorblattwurzel besitzt im Bereich der Vor-Rück-Achse 28 zwei voneinander beabstandete Arme 42 (Figur 1 und 2), die sich radial nach außen von dem Gelenkzapfen 40 bzw. der Vor-Rück-Achse 28 in einer jeweils zur Rotationsebene parallelen Ebene erstrecken. Ein Paar ähnlich ausgebildeter, voneinander beabstandeter Arme 44 an den Tragelenent 34 wird von der Rotornabe 16 gehalten und erstreckt sich nach außen längs einer bestimmten Achse in der gleichen Ebene wie die Arme 42. Da die Arme 44 an den Tragelement 34 außen und unabhängig von der Klapp-Achse 24 und der Reigungsachse 26 angeordnet sind, kann als einsige Relativbewegung zwischen den Armen 42 und 44 eine Vor-Rück-Bewegung des Rotorblättes 14 relativ zur Rotornabe 16 um die Achse 28 auftreten.

Wie die Figuren 1 und 2 zeigen, ist der Schwingungsdämpfer 12 zwischen·den Armen 42 und 44 durch Gelenkzapfen 46 bzw. 48 angeschlossen.

Die Ausbildung des Schwingungsdämpfers 12 geht im Einzelnen aus den Figuren 3 und 4 hervor. Demnach besteht der Dämpfer 12 im wesentlichen aus einem länglichen, weitgehend rechteckigen Körper 50 aus einem festen. - im Gegensatz zu einem flüssigen'- viskoelastischen Material. Bekanntlich ist unter dem Begriff "viskoelastisches Material" ein sol-

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eheG zu verstehen, in dem sich in unterschiedlichen Verhältnissen Energiespeicher-Eigenschaften (Elastizität) und Snergiedissipations-Eigenschaften (Viskosität) vereinigen. Feste viskoelastische Materialien sind z.B, natürlicher, Silicon-, Urethan- und ITi tr il-Gummi, plastiziertes PoIyvinylazetat, Polystyrol, Polyisobutylen, Polyvinylchlorid, Polymethylmethacrylat usw.. Für die vorliegende Anwendung wird Siliconkautschuk "bevorzugt, da dieser einen beträchtlichen Widerstand gegenüber hohen und tiefen Temperaturen sowi'e gegen Y/itterungseinflüsse und die Angriffe von Sand, Öl, Feuchtigkeit u.dgl. aufweist. Bezüglich der speziellen Behandlung viskoelastischer Materialien, deren Bearbeitung und Einsatz sei auf einen Aufsatz von Eric E. Ungar und D. Kent Hatch, "High-Damping Materials" in Product Engineering, Band 32, Nr. 16, vom 17. April 1961 verwiesen.

Ein längliches Profil 52 aus Metall oder einem sonstigen weitgehend undehnbaren Werkstoff mit einem im wesentlichen I-förmigen Querschnitt auf dem größten Teil seiner Länge liegt mit seinem Steg 52a zentral innerhalb des Körpers 50 aus viskoelastischem Material eingebettet oder angeordnet und erstreckt sich in dessen Längsrichtung und auch praktisch dessen ganze Länge, wobei die Flansche 52b in unmittelbarer Hähe der einander gegenüberliegenden Seiten des Körpers 50 angeordnet sind. Ein Ende des Profils 52 steht über den Körper 50 hinaus und ist mit einem Lagerauge 53 versehen, in dem eine Büchse 54 aus einem elaetomeren Werkstoff angeordnet ist. Die Büchse 54 erstreckt eich im wesentlichen quer zum Steg 52a. des Profils 52.

λϊϊ den verbleibenden einander gegenüberliegenden Seiten des Körpers 50 aus viskoelastischem Material sind längliche

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im wesentlichen identische Deckplatten 56 aus Metall oder einem sonstigen undehnbaren Werkstoff verbunden und erstrecken sich weitgehend auf dessen Länge in einem Abstand und im wesentlichen parallel zu dem Steg 52a des Profiles 52. Die Plansche 52b des Profiles 52 und die Deckplatten umgeben im wesentlichen gemeinsam den Körper 50 aus viskoelastischem Material und schützen ihn somit vor Umgebungseinflüssen, wie Witterung, Sand, Öl, u.dgl..

An drei in Längsrichtung des Dämpfers -12 in gleichem Abstand voneinander angeordneten Stellen sind Queröffnungen 60, 62 und 64 vorgesehen, die jeweils durch den Körper 50 aus viskoelasti schein Material, den Steg 52a des Profiles und die Deckplatten 56 hindurch verlaufen. Die Öffnung 60 liegt praktisch im Zentrum des Körpers 50, des Profiles 52 und der Deckplatten 56 und enthält somit den Schwerpunkt und das Elastizitätszentrum des Dämpfers 12, was nachfolgend noch im Einzelnen erläutert wird. Zwei einander gegenüberliegende und zusammenwirkende Büchsen 66 sind in der Öffnung 60 angeordnet und werden von den Deckplatten 56 durch Schrauben 68 (Figur 3) gehalten. Diese Büchsen 66 bilden die Verbindung der Deckplatten 56 mit der Rotornabe 16.

In den Öffnungen 62 und 64 sind Schrauben 70 mit im Abstand voneinander angeordneten Scheiben 72 aufgenommen. Die Scheiben 72 liegen in Ausnehmungen 74 der Deckplatten 56 (Pigur 4). Spulenartige Körper 76, deren Außendurchmesser kleiner als der Durchmesser der Öffnungen 62 und 64 ist, sind auf die Schrauben 70 zwischen den Scheiben 72 aufgesteckt. Wie sich aus der gezeigten Anordnung ergibt,

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können die Schrauben 70 gegen die Scheiben 72 angezogen werden, um dadurch den Körper 50 aus viskoelastischem·Material ■ zwischen den Deckplatten und dem Profil 52 vorzukomprimieren. Es hat sich gezeigt, daß eine Vorkompression oder Vorspannung des Körpers 50 aus viskoelastischem Material die Lebensdauer des Körpers selbst sowie dessen Verbindung zwischen den verschiedenen Platten und dem Profil erhöht. Die spulenartigen Körper 76 erfüllen dabei drei wesentliche Punktionen: als Erstes wirken sie als Abstandselemente zwischen den Deckplatten .56 und bestimmen die maximale Vorkompression, die dem Körper 50 aus viskoelastischem Material aufgeprägt werden kann. Als zweites sind diese Körper so ausgelegt, daß sich die Schrauben 70 solange anziehen lassen, bis die Scheiben 72 auf den spulenförmigen Körpern 76 aufliegen und auf diese Weise gewährleisten, daß· eine gleichförmige genau bestimmte Vorkompression des Körpers 50 aus viskoelastischem Material auf dessen ganzer Länge vorliegt. Als Drittes beschränken die spulenförmigen Körper 76 die zulässige Bewegung des Profiles 52 relativ zu den Deckplatten 56, die bei zu großem Ausmaß zu einem Bruch der Bindung zwischen dem Körper 50 und den Platten bzw. dem Profil führen könnte.

Wie sich wieder aus den Figuren 1 und 2 ergibt, wirkt der Schwingungsdämpfer 12 zwischen dem Rotorblatt 14 und der Rotornabe 16, da das Lagerauge 53 des Profiles 52 zwischen den Armen 42 angeordnet und dort durch den die Büchse 54 durchsetzenden Gelenkzapfen 46 schwenkbar gehalten ist. Der Hauptteil des Schwingungsdämpfers 1'2 ist gelenkig zwischen den Armen 44 durch den Gelenkzapfen 48 befestigt, wobei sich letzterer durch die Büchse 66 hindurch erstreckt. Auf diese Weise ist der Körper 50 aus viskoelastischem Material unmittelbar neben den Verbindungselementen des Rotor-

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blattes 14 mit der Rotornabe 16 angeordnet und diesen zugeordnet, liegt jedoch, getrennt von diesen, wobei seine Längsachse und diejenige des Profiles 52 und der Deckplatten 56 im wesentlichen parallel zu den Verbindungselementen sowie in einer zur Rotationsebene weitgehend parallelen Ebene verlaufen. Auf Grund der vorstehend erläuterten Ausbildung unterliegt das Profil 52 einer Relativbewegung gegenüber den Deckplatten 56 und'der Rotornabe 16 entsprechend der Vor-Rück-Bewegung des Rotorblattes 14. Während dieser Bewegung schwingt somit der Gelenkzapfen 46 und entfernt bzw. nähert sich damit dem Gelenkzapfen 48 periodisch, wobei sich das Profil 52 im wesentlichen längs seiner Längsachse bewegt und den Körper 50 aus viskoelastischem Material hauptsächlich und gleichförmig einer Scherbelastung auf dessen ganzer Länge zwischen dem Profil 52 und den Deckplatten 56 aussetzt. Die Vorkompression des Körpers 50 beeinträchtigt dabei dessen Dämpfereigenschaften nicht merklich, erhöht jedoch, wie erwähnt, seine Lebensdauer. Da außerdem die Deckplatten 56 mit der Rotornabe 16 im Schwerpunkt und dem elastischen Zentrum des Schwingungsdämpfers 12 gekoppelt sind, erhält man eine erhöhte Stabilität des Schwingungsdämpfers und sein Gewicht wird in der Hauptsache von der Rotornabe 16, nicht dagegen von dem Rotorblatt 14 getragen.

Bei Anwendung eines Schwingungsdämpfers gegen Vor-Rück-Schwingungen in einem Hubschrauber wird aus verschiedenen Gründen sehr häufig eine Anlenkung des Dämpfers an dessen beiden gegenüberliegenden Enden angestrebt. Wenn der erfindungsgemäße Schwingungsdämpfer auf diese Weise zwischen dem Rotorblatt und der Rotornabe angeschlossen werden soll, dann erwächst, abhängig von der Dämpferlange, ein Problem hinsichtlich der inneren Stabilität oder der Tendenz des vis-

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koelastischen Materials, nicht mehr in Längsrichtung des Dämpfers auf Grund der Vor-Rück-Bewegungen des Rotorblattes einer Scherbeanspruchung unterworfen zu werden. Eine Lösung dieses Problems zeigt die Ausführungsform gemäß den Figuren 5 bis 7. Darin ist ein erfindungsgemäßer Schwingungsdämpfer 80 gezeigt, durch den auch bei einer solchen Anordnung die notwendige Stabilität gewährleistet'ist. Der Schwingungsdämpfer 80 zeigt darüberhinaus eine Möglichkeit, den Dämpfungseffekt zu erhöhen, ohne-die Länge des Schwingungsdämpfers zu vergrößern.

Der Schwingungsdämpfer 80 besteht im wesentlichen aus einem länglichen.Körper aus viskoelastischem Material, der in vier Einzelabschnitte 81 unterteilt und mit fünf in gegenseitigem Abstand und parallel zueinander angeordneten länglichen Platten 82, 831 84-, 85 und 86 verbunden ist. Die innen liegenden Platten 82, 83 und 84 unterteilen den Körper aus viskoelastischem Material in die erwähnten Einzelabschnitte 81 und sind mit diesen verbunden. Jede der Platten 82 bis 86 besitzt eine im wesentlichen mit der Länge der Einzelabschnitte 81 übereinstimmende Länge und erstreckt sich auch weitgehend über die ganze Länge der Einzelabschnitte. Die zentrale Platte 82 ist eben und steht mit einem Ende über den Körper aus viskoelastischem Material etwas hinaus. Sie besitzt in Längsrichtung voneinander beabstandete Lappen 82a, die über die einander gegenüberliegenden Seiten des Körpers aus viskoelastischem Material seitlich hinausragen. Der Teil der zentralen Platte 82, der sich über das eine Ende des Körpers aus viskoelastischem Material hinaus erstreckt, ist fest mit einer Schwenkverbindung 88 verbunden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Schwenkverbindung und die zentrale Platte 82 einstückig ausgebildet. Die wei-

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teren Zwischenplatten 83 und 84 haben der zentralen Platte 82 zugewendete ebene Oberflächen, sind jedoch auf ihrer der zentralen Platte 82 abgewendeten Seite konkav geformt. Auch von diesen Zwischenplatten 83 und 84 ragen Teilstücke 83a und 84a über das Ende des Körpers aus viskoelastischem Material hinaus, jedoch auf dem der Verbindung 88 abgewendeten Ende. Diese Abschnitte 83a und 84a sind durch eine Niete 89 mit einer Schwenkverbindung 90 zum Zwecke einer gleichzeitigen Längsbewegung verbunden.

Die außen liegenden Platten .85 und 86 besitzen den konkaven Flächen der Zwischenplatten 83 und 84 entsprechende und diesen angepaßte in Querrichtung konvexe und nach innen gewölbte Flächen. Sie weisen in Längsrichtung des Dämpfers voneinander beabstandete Lappen 85a und 86a auf, die nach außen über die gegenüberliegenden Seiten des Körpers aus viskoelastischem Material hinausragen und parallel zu den Lappen 82a der zentralen Platte 82 liegen. Die zentrale Platte 82 und die beiden außen liegenden Platten 85 und 86 sind zum Zwecke einer gleichzeitigen Längsbewegung auf solche Weise miteinander verbunden, daß damit auch eine Vorkomprimierung des Körpers aus viskoelastischem Material zu dem vorstehend erläuterten Zweck möglich ist. Diese Vorkomprimierung wird dadurch erzielt, daß der Körper aus viskoelastischem Material vorgefertigt wird und seine Einzelabschnitte 81 mit den anliegendenPlatten verbunden werden, bevor die Platten untereinander gekoppelt werden. Die Dicke der Einzelabschnitte · 81 der vorgefertigten Anordnung soll dabei größer sein als sie nach der Koppelung erwünscht ist. Das heißt mit anderen Worten, daß nach der Koppelung der Platten das erwünschte Ausmaß an Vorkompression erreicht ist.

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Die zentrale Platte 82 und die außen liegenden Platten 85 und 86 sind an drei in Längsrichtung des Dämpfers voneinan-'der beanstandeten Punkten starr miteinander verbunden. Durch die gegenseitige Koppelung an diesen beabstandeten Punkten erhält man eine gleichförmige Vorkompression des Körpers aus viskoelastischem Material über dessen Längserstreckungo An einem Ende sind die außen liegenden Platten 85 und 86 fest mit der Gelenkverbindung 88 mittels einer Schrauben/Mutter-Yerbindung 92 verbunden, die. wiederum an die zentrale Platte 82 angeschlossen ist. Die Anschlußstelle der Schrauben/ Mutter-Verbindung 92 liegt dabei in einem vorbestimmten Abstand von der zentralen Platte 82.

Die Platten 82, 85 und 86 sind an einem mittig zwischen den beiden Enden und an einem in der Nähe des anderen Endes liegenden Punkt-fest miteinander verbunden, wobei Abstandshülsen 95 von einheitlicher vorbestimmter länge zwischen den miteinander fluchtenden Lappen 82a, 85a und 86a angeordnet sind und das Ganze dann durch Schraubenmuttern 94 verspannt ist«(Figur 7). Der sich dabei einstellende vorbestimmte Abstand der äußeren Platten 85 und 86 von der zentralen Platte 82 entspricht dann der Vorkompression der Einzelabschnitte 81 des viskoelastischen Materials.

Bei der Anwendung des Dämpfers 80 in einem Hubschrauber wird dieser zwischen dem Rotorblatt und der Rotornabe auf ähnliche Weise angeschlossen wie der vorstehend erläuterte Dämpfer 12, nämlich so, daß die Vor-Rück-Bewegung des Rotorblattes relativ zur Rotornabe eine Relativbewegung zwischen den Zwischenplatten 83 und 84 einerseits und der zentralen sowie den außen liegenden Platten 82, 85 und 86 andererseits in Längsrichtung des Dämpfers 80" hervorruft. Diese Relativbewegung

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■verursacht eine Scherkraft auf die Einzelabschnitte 81 de's viskoelastischen Materials, durch die diese Bewegungen gedämpft werden. iJie erforderliche Stabilität wird dabei durch das Zusammenwirken der Zwischenplatten 83 und 84 mit den äußeren Platten 85 und 86 erzielt. Denn Kräfte, die danach trachten, die äußeren Platten 85 und in Querrichtung zu .dem Dämpfer 80 relativ zu den Zwischenplatten 83 und 84 oder umgekehrt zu verschieben, werden durch den Widerstand der Einzelabschnitte 81 des viskoelastischen Materials begrenzt, da eine solche Verschiebebewegung das viskoelastische Material komprimiert und nicht scherend beansprucht. Aus dem Vergleich des Dämpfers 80 mit dem Dämpfer 12 ergibt sich somit, daß die Zwischenplatten 83 und 84 äquivalent mit dem innen liegenden Profil 52 sind, während die zentrale und die äußeren Platten 82, 85 und 86 den Deckplatten 56 entsprechen.

In den Dämpfern 12 und 80 sind zwei bzw. vier Einzelabschnitte aus viskoelastischem Material zur Dämpfung von Vor-Rück-Schwingungen gezeigt worden. Es kann jedoch jegliche Anzahl von Einzelabschnitten eingesetzt werden, was von der erwünschten Dämpfungsintensität abhängt. Darüberhinaus sind die beiden Dämpfer 12 und 80 so ausgebildet und wirken in der Weise zwischen Rotorblatt und Rotornabe eines Hubschraubers, daß die bewirkte Dämpfung in der Hauptsache durch Scherbelastung des viskoelastischen Materials erzeugt wird. Nun ist zwar die Größe der Dämpfungskraft bei einem gegebenen viskoelastischen Material normalerweise dann ein Maximum, wenn dieses einer Scherkraft unterworfen wird, jedoch kann der Körper aus viskoelastischem Material ebenso einer Zug- oder Druckspannung sowie Kombinationen von Scher-, Zug- und/oder Druckbelastung un-

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terworfen sein und dabei in Übereinstimmung mit dem erfindungsgemäßen Vorschlag als Dämpfermedium wirken. Durch den Einsatz eines festen Körpers aus viskoelastischem Material als aktives Dämpferelement in einem Schwingungsdämpfer gegen Vor-Bück-Schwingungen sind Wartungsprobleme und Ausfallzeiten von Flugzeugen weitgehend beseitigt worden.

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Claims

Patentansprüche

Otoranordnung für Hubschrauber od.dgl. mit einer um eine *—'zentrale Achse drehbaren Rotornabe und mindestens einem, im wesentlichen radial zu der Achse gerichteten Rotorblatt,' das mit der Rotornabe über ein im wesentlichen in der Rotationsebene wirksames Gelenk verbunden und an der Rotornabe gegen Bewegungen in dieser Ebene über einen Schwingungsdämpfer abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsdämpfer (12, 80) neben dem Gelenk (40), davon getrennt, angeordnet ist und einen Körper (50, 81) aus viskoelastischem Material enthält, der an voneinander getrennten Stellen mit dem Rotorblatt (H) bzw. der Rotornabe (16) in Verbindung steht und in dem zwischen diesen Stellen liegenden Bereich durch die auftretenden Bewegungen deformiert wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die voneinander getrennten Stellen des Körpers (50, 81) aus viskoelastischem Material in einer im wesentlichen parallel zu der Drehachse liegenden Ebene voneinander beabstandet sind.
3· Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (50, 81) aus viskoelastischem Material an seinen gegenüberliegenden Seiten Elemente (56, 70; 85, 86j 94) zur Erzeugung einer Vorkompression in dem Körper (50, 81) längs einer parallel zur Drehachse liegenden Achse aufweist.

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4.-Anordnung nach· einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (50, 81) länglich gestaltet ist, parallel zur Rotationsebene liegt und an gegenüberliegenden Seitenflächen befestigte, sich im wesentlichen über seine ganze Länge erstreckende Platten (56; 85, 86, 83, 84) trägt, von denen mindestens eine mit dem Rotorblatt (H) und mindestens eine andere mit der Rotornabe (16) verbunden ist, so daß der Körper (50, 81) aus viskoelastischem Material einer Scherbelastung unterworfen ist.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (56; 85, 86, 83, 84) mit gegenüberliegenden Seitenflächen des Körpers (50, 81) aus viskoelastischem Material flächig verbunden sind.
6β Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstelle der Platte (56) mit der Rotornabe (16) im wesentlichen in der Schwerachse des Schwingungsdämpfers (12) liegt.
7« Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotorblatt (14) mit der Rotornabe (16) zusätzlich um eine senkrecht zu der Drehachse und zur Längsachse des Rotorblattes (14) verlaufende Achse (24) sowie um eine in Längsrichtung des Rotorblattes (14) verlaufende Achse (26) schwenk- bzw. drehbar verbunden ist, wobei das die Bewegungen in der Rotationsebene zulassende Gelenk (40) außerhalb und unabhängig von die genannten Achsen (24 bzw. 26) bildenden Gelenken (32 bzw. 36) angeordnet ist und eine Ver-

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. · schwenkbarkeit um eine Achse (28) weitgehend parallel ζμΓ Drehachse erlaubt, und daß die eine der an gegen-

■ überliegenden Seiten des Körpers (50, 81) aus visko-. elastischem Material befestigten Platten (56; 85, 86) mit der Rotornabe (16) außerhalb und unabhängig von den zusätzlichen Gelenken (32, 36), jedoch innerhalb und unabhängig von dem die Bewegungen in der Rotationsachse zulassenden Gelenk (40) verbunden ist.
8, Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zentral in dem Körper (50, 81) aus,viskoelastischem Material eine längliche Platte (52) und an den beiden gegenüberliegenden Seitenflächen des Körpers (50, 81) längliche äußere Platten (56; .85, 86) angeordnet sind, die sich im wesentlichen über die ganze länge des Körpers (50, 81) erstrecken, und daß die zentrale Platte (52, 82) mit dem Rotorblatt (14) oder der Rotornabe (16) verbunden ist, während die beiden äußeren Platten (56; 85, 86) mit der Rotornabe (16) oder dem Rotorblatt (14) verbunden sind.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Vorspannelemente (70, 94) zur Vorspannung des Körpers (50, 81) aus viskoelastischem Material zwischen den äußeren Platten (56, 85, 86) und der zentralen Platte (52, 82) vorgesehen sind.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden außen liegenden Platten (56; 85, 86) an bestimmten, in längsrichtung des Schwingungsdämpfers . beabstandeten Stellen (62, 64; 85a, 86a) starre Abstands-

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•elemente (76, 93) angeordnet und den Vorspannmitteln (70, 94) zugeordnet sind.
11« Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer der inneren oder der äußeren Platten Anschläge vorgesehen sind, die mit jeweils den anderen Platten zusammenwirken.
12. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet₅ daß jede der äußeren Platten (56) mit der Botornabe (16) an einer Stelle (60) des Dämpfers (12) -verbunden ist₉ die mittig zwischen den beiden Enden des Dämpfers (12) liegte
13« Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis

12, dadurch gekannzeichnet, daß in dem Dämpfer (12) die äußeren Platten (56), den Körper (50) aus viskoelasti= schem Material und die zentrale Platte (52) durchsetzende, im Abstand voneinander angeordnete Öffnungen (62_D 64) vorgesehen sind, in denen die sich auf den äußeren Platten (56) abstützenden Yorspannelemente (70) angeordnet sind, und daß in diesen Öffnungen (62,, 64) die Abstandselemente (76) so angeordnet sind,, daß sie sich bei Erreichung einer bestimmten Vorspannung des Körpers (50) auf den äußeren Platten (56) abstützen und dadurch die Vorspannung begrenzen.
14· Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

13, dadurch gekennzeichnet, daß das viskoelastische Material Siliconkautschuk ist.

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15« Schwingungsdämpfer zur Dämpfung von Vor-Rück-Bewegungen der Rotorblätter in der Rotationsebene relativ zur Rotornabe eines Hubschraubers od.dgl., dadurch gekennzeichnet, daß in einem länglichen Körper (50, 81) aus viskoelastischem Material eine längliche, weitgehend undehnbare und sich in Längsrichtung des Körpers (50, 81) praktisch über dessen ganze Länge erstreckende innere Platte (52, 83, 84) angeordnet und fest mit dem Körper (50, 81) verbunden ist, daß an gegenüberliegenden Seitenflächen des Körpers (50, 81) aus viskoelastischem Material äußere Platten (56; 85, 86) befestigt sind, die sich ebenfalls über praktisch die ganze Länge des Körpers (50, 81) erstrecken und miteinander durch Vorspannelemente (70, 94) verbunden sind, und daß die innere Platte (52, 83, 84) an einem über dem Körper (50, 81) hinausstehenden Ende und die äußeren Platten (56; 85, 86) Gelenkverbindungen (53, 90; 60, 88) tragen.
16. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den äußeren Platten (56; 85, 86) starre Abstandselemente (76, 93) angeordnet sind, die die Vorspannung des Körpers (50, 81) begrenzen und die äußeren Platten (56; 85, 86) zu einer starren Einheit verbinden.
17. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in Längsrichtung des Dämpfers (12, 80) mehrere, weitgehend identische Abstandselemente (76, 93) angeordnet sind, um eine gleichförmige Vorspannung des Körpers (50, 81) zu erhalten.
18.. Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkver-

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■■ bindung (60) an den äußeren Platten (56) mittig zwischen den beiden Enden.der äußeren Platten (56) vorgesehen ist.
19. Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Platte (83, 84) und mindestens eine der äußeren Platten (85, 86) einander angepaßte, in Querrichtung konvexe bzw. konkave Oberflächen aufweisen, um einer Querbewegung entgegenzuwirken .'
20. Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 19» dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkverbindung (88) der äußeren Platten (85, 86) an deren einem Ende, gegenüber der Gelenkverbindung (90) der inneren Platte (83, 84) angeordnet ist.

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