DK150359B - Justerbar fjeder-massevibrationsdaemper til anvendelse i en helikopterfuselage - Google Patents

Description

150359 i

Opfindelsen angår en justerbar fjeder-massevibrations-dæmper til anvendelse i en helikopterfuselage og med et dynamisk masseelement, der har en bestemt masse med et selektivt placeret massetyngdepunkt og en form, som dan-^ ner mindst én plan flade, samt med organer til ophængning af det dynamiske masseelement i helikopterfuselagen og indbefattende tre bladfjedre, der alle har konstant tykkelse, og som fra et bredt endeparti gradvis bliver smallere mod et smalt endeparti og forløber parallelt med hinanden, idet midterfjederens bredde er dobbelt så stor som sidefjedrenes, ligesom midterfjederen er orienteret modsat sidefjedrene. En sådan vibrations-dæmper har til formål at eliminere fuselagevibrationer i forankringspunktet eller i afstand fra dette.

15

Der har i flere år været kendt en sådan vibrationsdæmper af den art, hvori der anvendes en dynamisk masse, der er understøttet af en ramme ved hjælp af et antal bladfjedre af i hovedsagen trekantet form. Fjedrene er v 20 ved deres brede ender fastgjort til rammen og ved deres smalle ender svingbart forbundet med masseelementet.

Ved denne kendte konstruktion udgør bladfjedrenes masse kun en mindre del af vibrationsdæmperens effektive dynamiske masse, og bladfjedrene overfører til bære-25 rammen et betydeligt moment, som fra rammen igen overføres til helikopterfuselagen. Endvidere reducerer bærerammen vibrationsdæmperens effektivitet ved at forøge dens dæmpning.

30

Ved opfindelsen er der blevet tilvejebragt en forbedret justeret fjeder-massevibrationsdæmper af den ovennævnte art til anvendelse i en helikopterfuselage og således udformet, at en væsentlig del af bladfjedermassen indgår i vibrationsdæmperens effektive masse og således, 35 at bladfjedrene ikke overfører reaktionsmomenter til fuselagen.

150359 2

Vibrationsdæmperen ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at den har første organer til svingbar forbindelse af bladfjedrenes smalle ender med helikopterfuselagen samt andre organer til fast forbindelse af fjedrenes brede ender til 5 masseelementets plane fladeparti i zoner i afstand fra masseelementets tyngdepunkt.

Som følge af denne specielle ophængning opnår man, at der ved vibrationsdæmperen ifølge opfindelsen vil indgå 10 en væsentlig større del af ophængningsfjedrenes masse i vibrationsdæmperens effektive masse, end det er tilfældet ved de kendte vibrationsdæmpere af den omhandlede art, og følgen er, at vibrationsdæmperens virkningsgrad og effektivitet forøges over et større vibrations-15 område. Endvidere opnår man, at de bøjningsmomenter, som ved de kendte dæmpere fra bladfjedrene overføres til rammen og dermed til helikopterfuselagen, elimineres, hvilket bevirker, at rammen kan udelades, idet fjedrene kan fastgøres direkte til helikopterfuselagen, uden at 20 denne udsættes for momentpåvirkninger. Det forhold, at rammen kan elimineres, bevirker, at konstruktionen ifølge opfindelsen får en mindre vægt end den kendte konstruktion. 1 2 3 4 5 6 2

Vibrationsdæmperen ifølge opfindelsen kan udformes såle 3 des, at den danner et symmetrisk system, dvs., at det 4 kraftcentrum, der skabes af bladfjedrene, er beliggende i eller falder sammen med den dynamiske masses tyngde 5 punkt. Man kan da opnå, at alle reaktionskræfter optages 6 af masseelementet, sa at ingen reaktionsmomentkræfter overføres til fuselagen. Ved dæmperen ifølge opfindelsen kan mere end 70% af bladfjedermassen indgå i vibrations-dæmperens effektive masse, som er bestemmende for vibrationsdæmperens effektivitet, og derved kan vibrationsdæmperens effektive masse forøges med ca. 10%.

3 150359

Opfindelsen vil i det følgende blive nærmere beskrevet under henvisning til tegningen, på hvilken fig. la viser en vibrationsdæmper af kendt type, hvor den dynamiske masse for tydeligheds skyld er udeladt, set 5 fra oven, fig. Ib den i fig. la viste vibrationsdæmper, men indbefattende den dynamiske masse, fig. 2a en dæmperbladfjeder af kendt type set fra oven, fig. 2b et skematisk rids af en vibrationsdæmper af kendt 10 type, som illustrerer forankringen af en af ophængningsfjedrene, fig. 2c en grafisk afbildning, hvor fjedermassen pr. længdeenhed fra den kendte vibrationsdæmper er optegnet som funktion af positionen langs fjederens længde, 15 fig. 2d en grafisk afbildning, hvor det lodrette udslag for den kendte vibrationsdæmpers ophængningsfjeder er afsat som funktion af positionen langs fjederens længde, fig. 3a én af bladfjedrene i vibrationsdamperen ifølge opfindelsen, idet fjederens forankring til den ophængte 20 dynamiske masse og til flyfuselagen er illustreret, fig. 3b et rids, der svarer til det i fig. 2b viste, og som illustrerer forbindelsen mellem én af oplagringsfjedrene ifølge opfindelsen, den dynamiske masse og flyfuselagen, fig. 3c en grafisk afbildning, der svarer til den i fig.

25 2c viste, men vedrører vibrationsdæmperen ifølge opfindelsen, og hvor fjedermassen pr. længdeenhed er afsat som funktion af positionen langs fjederens længde, og hvoraf det fremgår, at massen pr. længdeenhed af dæmperfjederen stiger og når sit maksimum i forbindelsespunktet med den 30 dynamiske masse, fig. 3d en grafisk afbildning, der svarer til den i fig.

2d viste, men vedrører den forbedrede vibrationsdamper ifølge opfindelsen, og hvor ophængningsfjederens lodrette udslag er afsat som funktion af positionen langs fjederen, 35 fig. 4 den forbedrede vibrationsdæmper ifølge opfindelsen set fra oven, fig. 5 den i fig. 4 viste vibrationsdæmper set fra siden, fig. 6 i større målestok forbindelsen mellem én af side- 150359 4 t bladfjedrene ifølge opfindelsen og flyfuselagen, fig. 7 set fra oven forbindelsen mellem én af sideblad-fjedrene ifølge opfindelsen og flyfuselagen, fig. 8 set fra siden forbindelsen mellem midterbladfjede-5 ren ifølge opfindelsen og flyfuselagen, og fig, 9 skematisk den i fig. 8 viste forbindelse mellem midterfjederen og flyfuselagen.

Konstruktionen af den kendte vibrationsdæmper er vist i 10 fig. la og lb, og vibrationsdæmperen ifølge den foreliggende opfindelse repræsenterer en forbedring af denne kendte dæmper. Det anses for nødvendigt at give en beskrivelse af den kendte vibrationsdæmper med henblik på en fuldstændig beskrivelse af forbedringerne ved vibrationsdæmperen 15 ifølge opfindelsen sammenlignet med den kendte dæmper.

Fig. la viser den kendte dæmper set fra oven, idet den dynamiske masse er udeladt, medens fig. lb viser vibrationsdæmperen set fra siden, men med denne masse. Den kendte 20 dæmper 10 har en ramme 12, som er fastgjort til helikop-terfuselagen. Tre trekantformede bladfjedre 14, 16 og 18 er ved deres brede ender fast forankret til rammen 12 ved hjælp af en bolt-f langeforbindelse og ved deres smalle, ender svingbart forbundet med den dynamiske masse 20. Den 25 dynamiske masse 20 er således ophængt i rammen 12 og dermed i helikopterfuselagen, som det er vist i fig. lb, ved hjælp af bladfjedrene 14, 16 og 18. Selv om den kendte konstruktion har fundet anvendelse i flyindustrien i en årrække, er den behæftet med visse ulemper, som vibrations-30 dæmperen ifølge den foreliggende opfindelse vil eliminere.

Ved betragtning af fig. 2a - 2d vil man kunne få en opfattelse af den kendte vibrationsdæmper. Fig. 2a viser en af bladfjedrene i den kendte vibrationsdæmper, som er vist 35 i fig. la og fig. Ib, og det ses, at den brede ende af den trekantformede bladfjeder er fast forankret til rammen, medens fjederens smalle ende er svingbart forbundet med den dynamiske masse 20 ved hjælp af et drejeled 22.

5 150359

De nedenstående to ligninger gælder virkemåden for bladfjederen 18 i det tilfælde, som omfattes af fig. 2.: 2 2

Ligning 1 φ = x- l 5 hvor φ = ophængningsfjederens udslag normali seret til maksimum, hvor x = positionen langs fjederen, og hvor SL = fjederens totallængde.

10 Den anden ligning er følgende; ( £ - x) W x t Ligning 2 m = p-^- hvor m = fjederens masse pr. længdeenhed, hvor W = fjederens maksimumbredde, ^ hvor t = fjedertykkelsen, og hvor p = fjedermaterialets massefylde.

Ved betragtning af fig. 2c, hvor massen pr. længdeenhed er afsat som funktion af positionen langs fjederen, fremgår 20 det, at massen pr. længdeenhed af fjederen 18 har sit maksimum ved fjederens brede ender, som er forbundet med rammen 12, og sit minimum ved den smalle ende, som er forbundet med den dynamiske masse 20. Det fremgår af diagrammet.

2d, at bladfjederudslaget opløftet i anden potens, φ , 25 har sit minimum i forbindelsespunktet med rammen 12 og sit maksimum i forbindelsespunktet med den dynamiske masse 20. Endvidere vil det fremgå af fig. 2c og 2d, at dér, hvor massen har sit minimum, har bladfjederudslaget opløftet i anden potens sit maksimum.

30

En tredje ligning, som har gyldighed i forbindelse med virkemåden af eller egenskaberne for fjedrene 18, som er vist i de kendte konstruktioner i fig. 2a - 2d, er: 35

Ligning 3; Fjederens effektive masse = fjeder7^2 dx* 6 150359

Det kan påvises, at løsningen af ligning 3 giver 1/15 af fjederen 18's masse. Ved den kendte konstruktion vil med andre ord den effektive masse, som er afgørende for virkemåden af vibrationsdæmperen 10 ifølge fig. 3a - 3d kun 5 udgøre 1/15 af fjederen 18's masse.

Princippet ved den foreliggende opfindelse er at øge effektiviteten af en vibrationsdæmper af kendt type ved at anbringe bladfjedrene i omvendt stilling og dermed opnå 10 de fordele, som fremgår af fig. 3a - 3d. Som vist i fig.

3a er den trekantformede bladfjeder, som også i det følgende er betegnet med 18, direkte og svingbart forbundet med flyfuselagen gennem et drejeled 22 ved sin smalle ende, medens den brede fjederende er fast forankret til 15 den dynamiske masse 20.

Med fjederen 18 monteret som vist i fig. 3a og 3b kan nedenstående ligning benyttes til at beskrive virkemåden for hver fjeder: 20 -2 Ligning 4 φ = x (23,-x) :3, hvor φ = ophængningsfjederens udslag normaliseret til fjederens maksimumudslag, hvor x = positionen langs fjederen, og 25 hvor l = fjederens totallængde.

Endvidere kan den efterfølgende ligning også benyttes til at beskrive virkemåden for fjederen 18 i det tilfælde, der er vist i fig. 3b: 30 x W t

Ligning 5 m = p— i hvor m = massen pr. længdeenhed af fjederen, hvor x = positionen langs fjederen, hvor W = fjederens maksimumbredde, 35 hvor p = fjedermaterialets massefylde, og hvor t = fjedertykkelsen.

150359 7

Det fremgår af fig. 3c, at massen m af fjederen 18 i væsentlig grad forøges i retning mod fjederens faste forankringspunkt til den dynamiske masse 20 og når sit maksimum i dette punkt og sit minimum i det punkt 22, i hvilket 5 fjederen er svingbart forbundet med rammen 12. Som det tydeligst er vist i fig. 3d, vil fjederen 18's udslag op- 2 løftet til anden potens, φ , ligeledes nå sit maksimum i forankringspunktet til den dynamiske masse 20' og sit minimum i det punkt 22, i hvilket fjederen er svingbart for-10 bundet med rammen 12. Det fremgår af fig. 3c og 3d, at fjedermassen og fjederudslaget har deres maksimumsværdier i forankringspunktet til den dynamiske masse 20.

Ved konstruktionen ifølge fig. 3a - 3d kan den effektive 15 fjedermasse repræsenteres ved efterfølgende ligning: 2

Ligning 6 Effektiv fjedermasse = /πιφ dx fjeder 20 Ifølge fig. 3 vil den effektive fjedermasse udgøre 11/15 af massen af fjederen 18. Ved betragtning af fig. 2a-2d og sammenligning af disse med fig. 3a-3d vil det følgelig fremgå, at der ved den kendte konstruktion ifølge fig. 2a-2d kun vil indgå 1/15 af fjederen 18's tyngde 25 i den effektive fjedermasse. Den effektive masse i vibrationsdæmperen udgøres af summen af den effektive fjedermasse, tyngden af masseelementet 20 og tyngden af den mekanisme 22, som forbinder fjederen med den dynamiske masse. Det fremgår ved sammenligning, at ved vibrations-30 dæmperen ifølge fig. 3 vil 11/15 af bladfjederens masse indgå i vibrationsdæmperens effektive masse. Dette er én af fordelene ved vibrationsdæmperen ifølge opfindelsen sammenlignet med den kendte indretning, og vibrations-dæmperen ifølge opfindelsen vil i det følgende blive 35 detaljeret beskrevet. Det vil således fremgå, at i vibrationsdæmperen ifølge opfindelsen indgår 73% af bladfjederens totale masse i dæmperens effektive masse, medens 8 150359 7% af bladfjederens masse indgår i damperens effektive masse ved den kendte konstruktion. Ved anvendelse af spiralfjedre ville 33% af fjedermassen blive effektiv.

5 Som det tydeligst er vist i fig. 4 og 5 omfatter vibrationsdæmperen 24 ifølge opfindelsen et dynamisk masseelement 26, som er ophængt i flyfuselågen ved hjælp af'tre udliggende bladfjedre 28, 30 og 32. Masseelementet 26 har et rektangulært tværsnit, og elementets længdeakse 10 34 og tværakse 36 skærer hinanden i massetyngdepunktet og det geometriske centrum 38, som er beliggende i midtpunktet af den rektangulære form. Masseelementet 26 består fortrinsvis af en rektangelformet plade, der har . konstant tykkelse, men som har udsnit 40, 42 og 44, som 15 kan optage bevægelsen af bladfjedrene, henholdsvis 28, 30 og 32, således, at bladfjedrene ikke støder mod masseelementet 26 under deres vibrationsdæmpende funktion.

Hver af bladfjedrene 28, 30 og 32 omfatter en bred ende, 20 henholdsvis 46, 48 og 50, og en smal ende, henholdsvis 52, 54 og 56. Hver af fjedrene aftager mellem deres brede og smalle ende gradvis i bredde. Bladfjedrene 28, 30 og 32 har fortrinsvis, men ikke nødvendigvis et trekantformet tværsnit og en konstant tykkelse t således, 25 at fjedrene udsættes for en konstant spænding, hvorved deres vægt reduceres. Som det tydeligst er vist i fig.

4 går de brede ender af bladfjedrene 28, 30 og 32 over i plane, rektangelformede flanger, henholdsvis 58, 60 og 62, idet hver flange ved hjælp af en dobbelt række 30 bolte 64 er forankret til et plant pladeparti 66 på det dynamiske masseelelement som er forsynet med åbninger i flugt med boltehullerne i flangerne 58, 60 og 62.

Bladfjedrene 28, 30 og 32 er således anbragt, at de ligger ud fra masseelementet 26. Denne konstruktion 35 tillader overføring af kræfter og momenter i alle retninger mellem fjederen og massen. Den midterste bladfjeder 30 har en dobbelt så stor bredde og stivhed som side-bladfjedrene 28 og 32, og hver af fjedrene er symmetrisk 9 150359 om sin midterakse, henholdsvis 68, 70 og 72. Sidefjedrene 28 og 32 er identiske i alle henseender og er i forhold til masseelementet orienteret i modsat retning af midterfjederen 30. Midterfjederen 30's midterakse 70 5 forløber langs med elementets længdeakse 34 således, som det tydeligst fremgår af fig. 4, medens midterakserne 68 og 72 for fjedrene 28 og 32 er anbragt i samme afstand på hver side af længdeaksen og massetyngdepunktet 38 og parallelt med midteraksen 70. Det fremgår endvidere 10 af fig. 4, at midterfjederen 30 er forankret til masseelementet 26 i en afstand d^ fra massetyngdepunktet 38 og tværaksen 36, og at sidefjedrene 28 og 32 er forankret til masseeleementet 26 i samme afstand d^ men på modsat side af massetyngdepunktet 38 og massetværaksen 15 36 således, at akserne 68 og 72 forløber i samme afstand fra akserne 70 og 34. Fjedrene 28, 30 og 32 danner følgelig et trekantet ophængningssystem for massen 26, og kraften fra fjedrene virker symmetrisk på massen. Den elastiske tilbageførende kraftvirkning, som udvikles af fjedrene 20 som følge af massen 26's lodrette bevægelse, vil blive centreret i massetyngdepunktet 38. Massetyngdepunktet og centret for fjederkraften er beliggende i samme punkt, og bevægelsen af dæmperen og kræfterne fra denne er symmetrisk. Dæmperens normalbevægelse er en ren lodret bevægel-25 se af massen, som forårsager en parabolsk udbøjning af bladfjedrene.

Sidebladfjedrene 28 og 32, som i alle henseender er identiske, er forbundet med flyfusélagen gennem sfæriske 30 kuglelejer 74 og 76 således, som det tydeligst fremgår af fig. 6 og 7, som viser forbindelsen af blådfjederen 32.

Som vist i fig. 6 er bladfjederen 32 ved hjælp af passende midler, f.eks. bolte 78, forbundet med beslag 80 til understøtning af det sfæriske leje 76's ydre løbering 35 82, (se fig. 4). En bolt 84 strækker sig gennem de ind byrdes flugtende åbninger, som indbefatter et hul 86 (se fig. 4) i den indre løbering for det sfæriske leje 76 og et tilsvarende hul i udadragende flangepartier 88 10 150359 og 90 på et beslag 92, som på konventionel måde er forbundet med et skot 94 i flyfuselagen. De smalle ender af sidefjedrene 28 og 32 er på tilsvarende måde fastgjort til flyfusélagen, og på grund af denne kuglelejeforbindel-5 se vil lodrette, tværgående og langsgående forskydningskræfter blive overført gennem fjedrene til flyfuselagen, uden at der til flyfuselagen overføres momentreaktioner gennem fjedrene.

10 Som det tydeligst er vist i fig. 8 og 9, er den smalle ende af midterfjederen 30 forbundet med rammen eller fuselagen på en anden måde end sidefjedrene 28 og 32.

En cylindersektion 96 på en koblingsdel 108 er på passende måde svingbart monteret i fuselagerammen 120 og tjener 15 til montering af de ydre løberinge for rulle- eller kuglelejer 98 og 100. En bolt 102 er indført gennem den indre løbering for lejerne 98 og 100 og desuden gennem indbyrdes flugtende huller 104 og 106 i rammen 120. Koblingsdelen 108 er udformet som vist i fig. 9 og forsynet med åbnin-20 ger 116 og 118 for en bolt 114. Bolten 114 strækker sig også gennem den indre løbering for et kugleleje 112, som er monteret i en åbning 110 i delen 109, som på passende måde er forbundet med den smalle ende 54 af bladfjederen 30. Midterfjederen 30 er på denne måde forbundet med 25 flyfuselagen gennem koblingsdelen 108 således, at fjéde-ren 30 udelukkende overfører lodrette, tværgående og langsgående forskydningskræfter til flyfuselagen, uden at fuselagen påføres nogen momentreaktion gennem fjederen 30. Koblingen 108 styrer midterfjederen 30 udelukkende 30 i lodret retning og tværgående retning således, at midterfjederen 30 kan bevæges frit i langsgående retning i sit forbindelsespunkt med flyfuselagen. Denne bevægelsesfrihed i langsgående retning har til formål at kompensere for den forkortende virkning af endefjederens store udbøj-35 ninger. Dette kaldes vibrationsdæmperens pantografeffekt.

Vibrationsdæmperen 24 kan finjusteres ved fastgørelse af et antal justeringslodder 110 på masseelementet 26 (se fig. 5).

11

Det synes at være tilrådeligt at definere en vibrations-dæmpers funktion for at bibringe .en klar opfattelse af betydningen og konstruktionen af vibrationsdæmperen ifølge den foreliggende opfindelse og dens fortrin over 5 for den kendte teknik.

En vibrationsdæmper er en passiv indretning, som er installeret i en helikopter eller i en anden vibrerende mekanisme, og som er således konstrueret, at den i sit 10 forankringspunkt til helikopterfuselagen udvikler en kraft, som tvinger helikopterens vibrationer mod nul i forankringspunktet. Vibrationsdæmperen består i hovedsagen af et masseelement, som er forbundet med flyfuselagen gennem en fjeder eller et fjedersystem. Ved nøjagtigt valg af størrelsen af 15 det ophængte masseelement og af fjedringsgraden kan vibrationsdæmperen gives en egenfrekvens, som er lig vibrationsfrekvensen i forbindelsespunktet med helikopteren, hvorved vibrationerne ophæves.

20 Egenfrekvensen for vibrationsdæmperen kan udtrykkes med nedenstående ligning:

Ligning 7 W = Y”K^ hvor W = vibrationsdæmperens 25 egenfrekvens, hvor K = ophængningsfjederens bøjningsstivhed i lodret retning, og hvor m = massen af den ophængte masse.

30

Vibrationsdæmperen er således konstrueret, at dens egenfrekvens W er lig med W^, den såkaldte tvangsfrekvens, som er reaktionsfrekvensen i helikopterfuselagen i vibrationsdæmperens forankringspunkt. Dette forhold mel-35 lem dæmperens egenfrekvens W og reaktionsfrekvensen i forankringspunktet resulterer i den ønskede vibrations eliminering i forankringspunktet i fuselagen. Vibrations- 12 150359 dæmperens stivhed er lig med summen af de tre ophængningsfjedres stivhed.

Set på en anden måde tjener vibrationsdæmperen til at 5 løse et problem. Dette problem består i overdreven vibration ved en speciel frekvens i flyfuselagen, sædvanligvis svarende til bladpasseringsfrekvensen. Den beregnede egenfrekvens for dæmperen er lig problemfrekvensen i helikopteren således, at vibrationsdæmperens vi-10 brationer med den beregnede egenfrekvens og helikopterens vibrationer med problemvibrationsfrekvensen ophæver hinanden i forbindelsespunktet mellem vibrationsdæmperen og flyfuselagen.

^ Det er et vigtigt træk, at den beskrevne vibrationsdæmper også kan tjene som fjernvibrationsdæmper og i den forbindelse er konstrueret med en egenfrekvens, som vil eliminere problemvibrationer i flyfuselagen i andre punkter end dæmperens forankringspunkt til fuselagen. Vibrationsdæmpe-2Q ren kan f.eks. være monteret på en helikopters næseparti, men være konstrueret til at reducere vibrationerne i cockpittet, som befinder sig i afstand fra vibrationsdæmperen. Fjernvibrationsdæmperen fungerer ved samvirken med flyskrogets egenfrekvens, og på grund af disse egen-25 frekvenser er det ved selektiv justering af dæmperen i helikopteren muligt at opnå en eliminering af vibrationen i helikopteren i punkter, som befinder sig i afstand fra vibrationsdæmperen.

Den tidligere kendte vibrationsdæmper vil blive beskrevet i det følgende for klarlæggelse af de ulemper ved denne, som vil blive elimineret ved anvendelse af vibrationsdæmperen ifølge opfindelsen. Det fremgår, at den kendte vibrationsdæmper, der er vist i fig. la og lb, har en ramme 12, som er forankret til flyfuselagen. De tre bladfjedre er fastboltet til rammen, hvorfra de rager udefter i udliggende stilling og er forbundet med det ophængte masseelement 20 og derved danner denne vibrationsdæmper af.

13 150359 kendt type. Ved konstruktionen ifølge fig. la og lb er underdelen af bladfjedrene fastboltet til rammen 12, som igen er fastgjort til flyfuselagen, medens den smalle del af fjedrene er forbundet med masseelementet 20 ved 5 hjælp af lejer. Denne kendte vibrationsdæmper har i en årrække været benyttet på produktionshelikoptere, og ved en sådan helikopter tjener helikopterbatteriet som det ophængte masseelement eller som en del af dette, og vibrationsdæmperen er af den grund kendt under benævnelsen 10 "batteridæmper".

Én af ulemperne ved denne kendte konstruktion består i, at der ved bevægelse af masseelementet 20 udvikles en forskydningskraft i den spidse ende eller den smalle ende 15 af bladfjedrene. Som følge af denne forskydningskraft vil der til forankringspunktet mellem den brede ende af hver bladfjeder og rammen 12 blive overført en forskydnings- -kraft og et bøjningsmoment. For at kunne modvirke eller optage denne forskydningskraft og de store bøjningsmomen-20 ter må rammen i denne kendte konstruktion være meget stiv og følgelig tung. I forbindelse jned denne kendte konstruktion har det været nødvendigt at gribe til et kompromis, for hvis rammen skulle fremstilles med nødvendig stivhed og tyngde til optagelse af de store bøjnings-25 momenter, ville rammens tyngde blive fuldstændig uacceptabel med henblik på anvendelse i fly. I den kendte konstruktion er det derfor nødvendigt, at rammen har en væsentlig grad af flexibilitet, og dette har vist sig at medføre slitageproblemer i forankringspunkterne mellem 30 rammen og flyfuselagen.

Det fremgår, at i vibrationsdæmperen ifølge opfindelsen, som er beskrevet ovenfor, er fjedrene anbragt på omvendt måde således, at den brede ende af hver bladfjeder er 35 fast forankret til det ophængte masseelement, medens den smalle ende af hver fjeder er direkte og svingbart forbundet med flyfuselagen, hvorved behovet for den hidtil anvendte ramme med dennes vægt og slitageproblemer i 14 150359 forbindelse med rammens flexibilitet bortfalder. Vibrations-dæmperen ifølge opfindelsen vil ikke bare gøre den kendte ramme med de dermed forbundne ulemper overflødig, men desuden vil som tidligere beskrevet en væsentlig del af 5 fjedermassen indgå i den effektive masse i vibrationsdæmpersystemet. Det kan bevises, at effektiviteten af en vibrationsdæmper er proportional med vibrationsdæmperens såkaldte effektive masse. Effektiv masse kan defineres som den kraft pr. accelerationsenhed for massen, som 10 udvikles af dæmperen. Dæmperens effektivitet forøges med størrelsen af den effektive masse, hvilket resulterer i et lavere vibrationsniveau i vibrationsdæmperens forankringspunkt i flyfuselagen, og vibrationsdæmperen bliver derved effektiv inden for et bredere område af helikopter-15 vibrationsfrekvenser. I vibrationsdæmperen ifølge opfindelsen vil som tidligere nævnt 11/15 af bladfjedermassen indgå i vibrationsdæmperens effektive masse, medens kun 1/15 af fjedermassen udgør en del af dæmperens effektive masse i den tidligere kendte konstruktion. I forhold til en 20 kendt dæmper af samme størrelse og vægt vil vibrations- dæmperen ifølge opfindelsen derfor give en forøget effektivitet. Denne fordel kan udtrykkes på en anden måde nemlig ved, at ophængningsfjederens vægt, 5,90 kg, ved en 27,2 kg vibrationsdæmper ifølge opfindelsen repræsenterer en vægtreduktion 25 på 3,63 kg i forhold til den tidligere kendte dæmper under opretholdelse af samme dæmpervirkningsgrad. Fjederens vægt er reduceret med 60% i konstruktionen ifølge opfindelsen. Som praktisk eksempel kan nævnes, at der ved anvendelse af vibrationsdæmperen ifølge opfindelsen i stedet for 30 den hidtil kendte dæmper i en speciel Sikorsky-helikop- ter af sædvanlig benyttet type opnås en forøgelse af vibrationsdæmpersystemets effektive masse på 10%.

I forhold til den kendte dæmper, som er baseret på anven-35 delse af en ramme 12 til optagelse af bøjningsmoment erne fra bladfjedrene, har vibrationsdæmperen ifølge opfindelsen en anden fordel derved, at de bøjningsmomenter, som frembringes i bladfjedrene, optages direkte af det 15 150359 ophængte masseelement 24, som på grund af, at det nødvendigvis må have i det mindste en given masse, kan være af en meget stiv konstruktion. I en Sikorsky-helikopter af sædvanlig type har selve masseelementet 26 en vægt på 5 22,7 kg og er fremstillet af stålplade med en tykkelse på 25,4 mm.

Endvidere vil de smalle ender af bladfjedrene blot optage en lodret forskydningskraft i konstruktionen ifølge 10 opfindelsen og ikke i de store bøjningsmomenter, som forekommer i den kendte konstruktion, og bladfjedrene i dæmperen ifølge opfindelsen kan derfor fastgøres direkte til helikopterfuselagen således, at rammen 12, som benyttes i den kendte konstruktion, kan udelades i konstruktionen -j_5 ifølge opfindelsen. Borfaldet af rammen kan beviseligt reducere vibrationsdæmperens tyngde med 12%. Ved udeladelse af rammen vil der yderligere blive opnået en fordel som følge af eliminering af rammens udbøjning, som resulterer i friktionstab i det kendte system. I vibrationsdæmperen 2o ifølge opfindelsen vil elimineringen af rammen reducere friktionstabene i vibrationsdæmpersystemet og desuden øge effektiviteten ved at reducere dæmpningsgraden. Betydningen af dette er åbenbar i betragtning af, at vibrationsdæmperens effektivitet er omvendt proportional med 25 systemets dæmpningsgrad. Dæmpningsgraden defineres som energitab pr. svingning i apparatet, og et sådant energitab repræsenteres af den friktion, som opstår i rammen 12 i den kendte vibrationsdæmper, som følge af, at rammen udgør en sammensat konstruktion, der er sammen-30 holdt af forskellige forankringselementer.

Energitabet i en vibrationsdæmper finder hovedsageligt sted i tre zoner. Bladfjedrenes konstruktionsbetingede dæmpning foregår i den første zone. I den anden zone 35 fremkaldes friktionen i dæmperlejerne, medens det tidligere omtalte tab i rammen opstår i den tredje zone.

Ved eliminering af rammen fra den kendte konstruktion er 16 150359 energitabet i vibrationsdæmperen ifølge opfindelsen reduceret med 30 til 50% i forhold til den kendte konstruktion med nævnte ramme 12.

5 Eliminering af den hidtil benyttede ramme er forbundet med den yderligere fordel, at vibrationsdæmperen monteres og fastholdes i stillingen ved anvendelse af kun tre bolte, der hver især tjener til forankring af den smalle ende af én af bladfjederen ifølge opfindelsen til heli-10 kopterfuselagen. Dette trebolts-forankringssystem i vibra- tionsdæmperen ifølge opfindelsen fremtræder fordelagtigt i sammenligning med forankringssystemerne i den kendte dæmper, hvor der benyttes mellem 4 og 32 bolte eller forankringselementer. Foruden vægtbesparelse vil trebolt-15 systemet også medføre reduceret vedligeholdelsestid, når damperen skal inspiceres, repareres eller udskiftes i flyet. Vibrationsdæmperen 24 holdes således på plads i lodret og sideværts retning ved hjælp af disse tre forbindelseslejer eller -bolte og i aksial retning ved 20 hjælp af de to beslag ved enderne af sidefjedrene 28 og 32.

Som følge af formen for ophasngningsf j edrene i vibrationsdæmperen ifølge opfindelsen har vibrationsdampersystemet 25 stor stivhed i tværgående og langsgående retning og vil derfor kun vibrere som ønsket i lodret retning.

Selv om masseelementet 26 kan foretage en vinkelbevægelse, vil det geometriske mønster for forankringen i vibrations-30 damperen ifølge opfindelsen medføre, at frekvensområdet for vinkelsgensvingningen ligger meget højere end for den lodrette egensvingning således, at vibrationsdæmperens funktion ikke forstyrres. Endvidere vil symmetrien i systemet ifølge opfindelsen formindske excitation i forbindel-35 se med denne vinkelvibrationsbevægelse.

Claims (6)

150359

1. Justerbar fjeder-massevibrationsdæmper til anvendelse i en helikopterfuselage og med et dynamisk masseele- 5 ment (26), der har en bestemt masse med et selektivt placeret mas se tyngdepunkt (38), og en form, som danner mindst én plan flade (66) , samt med organer til ophængning af det dynamiske masseelement i helikopterfuselagen og indbefattende tre bladfjedre (28, 30, 32), der alle 10 har konstant tykkelse, og som fra et bredt endeparti (46, 48, 50) gradvis bliver smallere mod et smalt endeparti (52, 54, 56) og forløber parallelt med hinanden, idet midterfjederens (30) bredde er dobbelt så stor som sidefjedrenes (28, 32), ligesom midterfjede-15 ren er orienteret modsat sidefjedrene, kendetegnet ved, at den har første organer (74, 76, 98, 100) til svingbar forbindelse af bladfjedrenes (28, 30, 32) smalle ender (52, 54, 56) med helikopterfuselagen samt andre organer (64) til fast 20 forbindelse af fjedrenes brede ender (46, 48, 50) til masseelementets (26) plane fladeparti (66) i zoner i afstand fra masseelementets tyngdepunkt (38).

2. Vibrationsdæmper ifølge krav 1, 25 kendetegnet ved, at det dynamiske masse element (26) består af en stort set plan del med et rektangulært tværsnit og med en længdeakse (34) samt en tværakse (36) og med en sådan form, at massetyngdepunktet (38) befinder sig i elementets geometriske 30 centrum, at midterfjedren (30) er forbundet med mas seelementet i fastlagt afstand (d^) fra massetyngdepunktet, og at sidefjedrene (28, 32) er forbundet med masseelementet i fastlagt afstand (d^ på modsat side af massetyngdepunktet. 35 150359

3. Vibrationsdæmper ifølge krav 3, kendetegnet ved, at masseelements længdeakse (34) og tværakse (36) forløber gennem massetyngdepunktet (38) og det geometriske centrum, at hver af bladfjedre-5 ne (28, 30, 32) er symmetrisk om sin akse, at bladfjed rene er placeret således, at deres midterakser (68, 70, 72. forløber indbyrdes parallelle og parallelt med masseelementets længdeakse, at midterfjederens midterakse (70) forløber langs masseelementets længdeakse (34), me-10 dens sidefjedrenes midterakser (68, 72) forløber i sam me afstand på modsatte sider af masseelementets længdeakse, og at nævnte andre forbindelsesorganer (64) forbinder den brede ende af hver sidefjeder med masseelementet i samme fastlagte afstand på modsatte sider af 15 masseelementets tværakse og i samme afstand på modsatte sider af masseelementets længdeakse.

4. Vibrationsdæmper ifølge krav 1, kendetegnet ved, at de første forbindelses-20 organer (74, 76, 98, 100) forbinder fjedrene (28, 30, 32) med helikpoterfuselagen på en sådan måde, at masseelementet (26) er bevægeligt langs sin længdeakse (34) i forhold til fuselagen. 1

5. Vibrationsdæmper ifølge krav 4, kendetegnet ved, at de andre forbindelsesorganer omfatter flanger (58, 60, 62), som er fast forbundet med fjedrenes brede ender og anbragt parallelt med masseelementets plane fladeparti (66) og udstyret 50 med to parallelle rækker af boltehuller, som strækker sig gennem flangerne parallelt med masseelementets tværakse, medens der i de indbyrdes flugtende huller i flangerne og masseelementet er indført og fastspændt gennemgående bolte (64) . 35

6. Vibrationsdæmper ifølge krav 5, kendetegnet ved, at masseelementet (26) har