ES2302309T3 - Accionador plano con estructura de sandwich y aplicacion a la torsion de estructura. - Google Patents
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Abstract
Accionador plano con estructura en sándwich que comporta dos zonas de fijación (S1, S2) destinadas a transmitir el desplazamiento relativo en cizallamiento generado, y al menos tres capas planas superpuestas (1, 2, 3) que comprenden al menos una capa de un tejido cuya urdimbre y trama están constituidas por fibras rígidas dispuestas según dos direcciones del plano (X, Y) formando una malla de paralelogramos yuxtapuestos, y al menos una capa plana activa piezoeléctrica apta para extenderse o retraerse según una dirección activa, estando cada cara de una capa adherida sobre toda su superficie en una cara de la capa adyacente, caracterizado porque la estructura en sándwich es simétrica en relación con el plano medio del accionador, que favorece una deformación plana en cizallamiento, estando la dirección activa de cada capa plana piezoeléctrica orientada según una sola y única diagonal de la malla de cada capa de tejidos cuya urdimbre y trama están todas orientadas según las dos mismas direcciones del plano (X, Y), las zonas de fijación del accionador (S1, S2), de forma alargada según una primera de las dos direcciones del plano (X, Y), a lo largo de los extremos opuestos del accionador según la segunda dirección del plano (Y), gracias a lo cual, al ser cada capa plana de tejidos solicitada según una única diagonal de malla, los paralelogramos se deforman provocando el desplazamiento en el plano de las zonas de fijación (S1, S2), paralelamente entre sí según la primera dirección del plano (X).
Description
Accionador plano con estructura en sándwich y
aplicación a la torsión de estructura.
La presente invención se refiere a un accionador
activo apto para proporcionar un desplazamiento transversal de
cizallamiento en un plano, un dispositivo que pone en práctica dos
accionadores de este tipo y su aplicación a la torsión de
estructura.
Se refiere más particularmente a un accionador
activo plano con estructura en sándwich que comporta al menos una
capa plana piezoeléctrica que tiene una dirección activa superpuesta
y solidarizada con al menos una capa plana pasiva de tejido con
urdimbre y trama rígidas que forman una malla. La dirección activa
de la capa piezoeléctrica está orientada de modo particular en
relación con la malla de las capas de tejido.
La invención se aplica a la torsión activa de
estructuras tales como, por ejemplo, una pala de helicóptero.
En aeronáutica, el deseo de mejorar la
manejabilidad, la seguridad o de disminuir la contaminación acústica
conduce a los diseñadores de aeronaves a poner en práctica cada vez
con mayor frecuencia elementos de alas activos. Estos elementos son
aptos para deformarse de modo controlado en respuesta a una consigna
concreta, con el fin de modificar el comportamiento de las aeronaves
en su entorno.
Así, el alabeo controlado de superficies
sustentadoras de aeronaves ha sido objeto de numerosos estudios y ha
dado lugar a la realización de accionadores que permiten un
desplazamiento relativo de la superficie superior o extradós en
relación con la superficie inferior o intradós.
Además de los accionadores mecánicos e
hidráulicos como presentan De Laurier et al. (US 5.288.039)
o Young et al. (US 6.173.924), pueden también citarse los
accionadores piezoeléctricos que interesan más particularmente a la
invención tales como los descritos por Jeffs et al. (GB 2 348
537) o por Matthew L. Wilbur et al. ("Hover testing of the
NASA/ARMY/MIT active twist rotor prototype blade"); the American
Helicopter Society 56^{th} Annual Forum, Virginia Beach, Virginia,
May 2-4, 2000) o también en la patente francesa a
nombre del solicitante (FR 2.833.571).
En la patente inglesa GB-2 348
537, los bordes de fuga del extradós y del intradós están
soildarizados entre sí por medio de un tubo hendido paralelamente al
borde de fuga según la envergadura de las alas. Los dos labios de la
hendidura están dispuestos para recibir unos accionadores
piezoeléctricos que son aptos para hacer deslizar un labio en
relación con el otro según la envergadura. Teniendo en cuenta el
bajo valor de elongación disponible, el desplazamiento relativo de
los bordes de fuga es demasiado reducido para permitir un alabeo
controlado eficaz de las alas.
En los trabajos de Matthew L. Wilbur o Carlos
C.E.S. Cesuik et al. ("Modeling, design and testing of the
NASA/ARMY/MIT active twist rotor prototype blade", American
Helicopter Society 55^{th} Annual Forum, Montreal, Canada, May
25-27, 1999) una pala de helicóptero está equipada,
en seis puntos repartidos según su envergadura todos situados en la
zona de espesor máximo casi plana, de dos accionadores
piezoeléctricos, uno en el extradós, otro en el intradós. Cada
accionador comporta dos capas piezoeléctricas del tipo MFC (Macro
Fiber Composite), aptas cada una para extenderse o contraerse según
una dirección activa. Una primera capa central de tejido de vidrio
está dispuesta en sándwich entre dos capas piezoeléctricas. Las
direcciones activas de las capas piezoeléctricas están orientadas
respectivamente según la urdimbre y la trama del tejido de vidrio.
Este primer sándwich está a su vez dispuesto en sándwich entre
otras dos capas de tejido de vidrio cuyas urdimbre y trama están
orientadas según las diagonales de la urdimbre y trama del tejido de
la capa central, por lo tanto las direcciones activas. Este sándwich
de cinco capas es el que constituye un accionador.
Cuando un accionador casi plano es activado, se
deforma espontáneamente en torsión, induciendo directamente al
alabeo de la pala. El hecho de haber dispuesto unos conjuntos en el
intradós y en el extradós aumenta el alabeo de la pala. Además de
la dificultad de implantación de dichos conjuntos en la estructura
de la pala, están situados en una sección cerrada llamada
"D-spar", que presenta una rigidez en torsión
elevada que opone una fuerte resistencia a las deformaciones de los
accionadores, creando así fuertes tensiones entre las capas que las
constituyen. Además, al estar estos accionadores situados en los
revestimientos intradós y extradós, al nivel del espesor máximo del
perfil, sufren entonces también de fuertes tensiones cuando la pala
es solicitada en flexión de batimiento.
Con el fin de limitar esta resistencia, en la
patente francesa a nombre del solicitante (FR 2.833.571), los bordes
de fuga intradós y extradós, según una variante de realización,
están directamente unidos a unos accionadores piezoeléctricos que
funcionan en cizallamiento y que cierran continuamente la sección
según la envergadura con el fin de obtener una fuerte rigidez de
torsión. Pero, para preservar esta rigidez, los accionadores están
necesariamente implantados cerca del borde de fuga donde el espesor
de las alas es reducido, lo que limita la dimensión del accionador
según el espesor del perfil. Teniendo en cuenta el bajo valor del
ángulo de cizallamiento, el desplazamiento relativo de los bordes de
fuga así disponible es demasiado reducido para permitir un alabeo
controlado eficaz de las alas.
Por lo tanto era deseable que el solicitante
pudiera poner en práctica un dispositivo que cierre continuamente la
sección de la pala, asegure una fuerte rigidez en torsión, tenga
tensiones internas limitadas cuando la pala esté sometida a cargas
exteriores y permita una carrera importante entre los dos bordes de
fuga del extradós y del intradós según la envergadura.
La presente invención tiene por objeto un
accionador plano apto para deformarse en cizallamiento y un
dispositivo que pone en práctica dos accionadores según la invención
montados en posición invertida el uno respecto al otro aptos para
deformarse en cizallamiento cada uno en su plano. Se refiere también
a la implantación particular de dicho dispositivo en una estructura
de pala de helicóptero cuya sección inicialmente abierta vuelve a
cerrarse continuamente.
El accionador, elemento constitutivo del
dispositivo de la invención, es de tipo plano con estructura en
sándwich que comporta dos zonas de fijación destinadas a transmitir
el desplazamiento relativo en cizallamiento generado por el
accionador y al menos tres capas planas superpuestas que comprenden
al menos una capa de un tejido cuya urdimbre y trama están
constituidas por fibras rígidas dispuestas según dos direcciones del
plano, formando una malla de paralelogramos yuxtapuestos, y al
menos una capa plana activa piezoeléctrica apta para extenderse o
retraerse según una dirección activa, estando cada cara de una capa
adherida en toda su superficie a una cara de la capa adyacente. En
el accionador de la invención, la estructura en sándwich es
simétrica en relación con el plano medio del accionador que
favorece así una deformación plana en cizallamiento, estando
orientada la dirección activa de cada capa plana piezoeléctrica
según una sola y misma diagonal de la malla de cada capa de tejido
cuyas urdimbre y trama están orientadas según dos direcciones del
plano, estando dispuestas las zonas de fijación del accionador, de
forma alargada según una primera de las dos direcciones del plano,
a lo largo de las extremidades opuestas del accionador según la
segunda dirección del plano, gracias a lo cual, al estar cada capa
plana de tejido solicitada según una única diagonal de la malla, los
paralelogramos se deforman provocando el desplazamiento en el plano
de las zonas de fijación paralelamente la una a la otra según la
primera dirección del plano.
Según una primera realización, el accionador
comporta dos capas de tejido que hacen de sándwich a una capa plana
activa.
Según una segunda realización, el accionador
comporta una capa de tejido dispuesta en sándwich entre dos capas
planas activas que se extienden y se retraen conjuntamente.
La invención se refiere también a un dispositivo
que comporta el apilado de dos accionadores montados en posición
invertida el uno respecto al otro, estando dos de las zonas de
fijación enfrentadas con los accionadores solidarizadas y no estando
las dos direcciones activas paralelas, desplazándose las otras dos
zonas de fijación de los accionadores dejadas libres paralelamente
en sentido inverso según la primera dirección del plano con una
amplitud igual a la suma de los desplazamientos de los dos
accionadores.
La invención se refiere igualmente a la
implantación del dispositivo en una estructura de pala de
helicóptero, estando una zona de fijación libre solidarizada con el
extradós, estando la otra zona de fijación libre solidarizada con el
intradós.
Según una primera realización de implantación,
el dispositivo está situado entre el extradós y el intradós, en el
interior de la pala, en el plano de la cuerda. Dos zonas de fijación
están directamente solidarizadas la una a la otra, estando las otras
dos zonas de fijación solidarizadas respectivamente al intradós y al
extradós, inmediatamente al lado del borde de fuga. La altura del
dispositivo es entonces mínima, lo que facilita su integración sin
por ello limitar la carrera.
Según una segunda realización de implantación,
el dispositivo está situado en la prolongación respectivamente del
intradós y del extradós. Constituye el borde de fuga de la pala,
cuya sección inicialmente abierta vuelve a cerrar continuamente.
Está entonces compuesto por dos accionadores planos cuyas dos zonas
de fijación están solidarizadas la una con la otra, formando los
planos respectivos de los accionadores entre ellos el ángulo del
borde de fuga deseado para la pala, estando las otras dos zonas de
fijación solidarizadas respectivamente con los extremos libres del
intradós y del extradós.
Las figuras del dibujo anexo harán comprender
como puede realizarse la invención. En estas figuras, referencias
idénticas, designan elementos semejantes.
La figura 1 es una vista esquemática de un
accionador según la invención, en reposo.
La figura 2 ilustra la deformación en
cizallamiento del accionador de la figura 1, cuando es activado.
La figura 3 presenta los diagramas de
cizallamiento característicos de un accionador de la invención.
La figura 4 es una vista esquemática de un
dispositivo según la invención, en reposo.
La figura 5 representa la deformación en
cizallamiento del dispositivo de la figura 4, cuando está
activado.
La figura 6 es una vista en perspectiva en
reposo de un tramo de pala de helicóptero en el cual está implantado
el dispositivo según una primera realización.
La figura 7 ilustra el funcionamiento del
dispositivo según esta primera realización.
La figura 8 muestra los diagramas de
cizallamiento característicos del dispositivo implantado en la
pala.
La figura 9 es una sección del dispositivo en
una pala de helicóptero según una segunda realización.
El accionador plano con estructura de en
sándwich A, según la presente invención y mostrado en la figura 1
presenta un grosor t según la dirección Z, una longitud L según la
dirección X y una anchura W según la dirección Y. Este accionador
está constituido por los elementos siguientes:
En el plano central se encuentra una capa plana
activa piezoeléctrica 1 apta para extenderse o retraerse según la
bisectriz de las direcciones X e Y cuando es alimentada en tensión.
Esta capa piezoeléctrica está constituida por fibras rectangulares
unidireccionales piezoeléctricas orientadas según la bisectriz de
las direcciones X e Y y alimentadas en tensión por unos electrodos
1a y 1b. Las fibras están en sándwich entre dos capas de epoxi
estructural y unas láminas de poliamida que integran los electrodos
interdigitalizados perpendiculares a las fibras. El conjunto tiene
un grosor de unos 0,3 mm y una superficie rectangular activa de 85 x
57 mm^{2} por ejemplo. El inconveniente de este tipo de capa es
que es muy fina y por lo tanto sensible al pandeo. Otro
inconveniente se refiere a su extensión según la dirección X que
puede plantear problemas en las zonas de adherencia de las zonas de
fijación con sus soportes, en particular si éstos son muy rígidos.
La tensión de cizallamiento puede entonces provocar la ruptura de la
junta de adherencia.
Sobre toda la superficie de dicha capa plana
activa está situado un primer tejido 2 de 0,2 mm, por ejemplo de
tipo tafetán, cuyas fibras son de material de módulo elevado, como
por ejemplo de carbono HM. Este tejido tiene una trama y una
urdimbre orientadas respectivamente según la dirección X y la
dirección Y. La trama y la urdimbre definen una malla de
paralelogramos yuxtapuestos.
Por la parte de debajo de toda la superficie de
dicha capa plana activa está situado un segundo tejido 3 idéntico al
primer tejido 2 y orientado del mismo modo.
Dos juntas de adherencia 4 y 5 están dispuestas
entre las tres capas para unirlas entre sí. Estas juntas de
adherencia tienen un espesor ajustado a 0,1 mm por medio de una
rejilla textil flexible y un módulo de Young apropiado de modo que
transmita lo mejor posible el desplazamiento de cizallamiento de
dicha capa plana activa piezoeléctrica 1 a dichos tejidos 2 y 3.
Una zona de fijación S1 está orientada según la
trama de los tejidos y se extiende a lo largo de un extremo según la
urdimbre de estos mismos tejidos. Está situada por ejemplo sobre una
cara exterior del accionador.
La otra zona de fijación S2 está orientada según
la trama de los tejidos y se extiende a lo largo del otro extremo
según la urdimbre de estos mismos tejidos. Está situada por ejemplo
sobre la otra cara exterior del accionador.
El principio de funcionamiento del accionador es
que, cuando la capa plana activa 1 es alimentada en tensión por los
electrodos 1a y 1b, genera según la bisectriz de las direcciones X e
Y, en el plano X-Y, una extensión que se transmite
gracias a las juntas de adherencia a los dos tejidos compuestos 2 y
3. Los paralelogramos de la malla de los tejidos, solicitados según
la misma diagonal, se deforman. Esta deformación se transforma en un
ángulo de cizallamiento \gamma en relación con la dirección Y como
se ilustra por la figura 2 y la capa plana activa 1 proporciona un
desplazamiento en cizallamiento X_{\gamma} = \gamma x W según el
eje X como se indica en dicha figura 2.
El accionador se extiende poco según la
dirección X ya que la trama del tejido se opone a ello. Las juntas
de adherencia son entonces poco solicitadas. Asimismo, el accionador
se extiende poco según la dirección Y ya que la urdimbre del tejido
se opone a ello. El accionador se deforma poco según la dirección Z
ya que es simétrico y la resultante de las fuerzas puestas en juego
está en el plano X-Y.
Dicho accionador ha sido fabricado con, como
capa plana activa, una MFC de sección activa 85 x 57 x 0,3 mm^{3}
en sándwich entre dos tejidos de carbono SXM10 y ha sido sometido a
prueba en funcionamiento bajo +/- 750 voltios.
Por medio de una roseta de tres galgas adherida
al centro de la capa plana activa, se han medido:
- -
- las deformaciones según la dirección X;
- -
- las deformaciones según la dirección Y;
- -
- las deformaciones de cizallamiento \gamma.
Se han medido también por medio de un sensor
óptico los desplazamientos de los cuatro ángulos del accionador que,
extendido a su anchura W, permiten deducir las deformaciones en
cizallamiento.
\newpage
Se presentan los resultados en la tabla 1 en el
cual 1 \mudef=10^{-6} metro por metro.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Siempre dentro del marco de un accionador de
tres capas, una variante de realización permite aumentar el
desplazamiento en cizallamiento.
Este accionador está constituido por los
elementos siguientes:
En el centro, está situado un tejido de 0,2 mm,
por ejemplo de tipo tafetán, cuyas fibras son de material de módulo
elevado, tal como carbono HM. Esta capa de tejido es plana y tiene
una trama y una urdimbre orientadas respectivamente según la
dirección X y la dirección Y. La trama y la urdimbre definen una
malla de paralelogramos yuxtapuestos.
Sobre toda la superficie de dicha capa de tejido
se coloca una primera capa plana activa piezoeléctrica apta para
extenderse o retraerse según la bisectriz de las direcciones X e Y
cuando está alimentada en tensión. Esta capa piezoeléctrica es del
mismo tipo que la del ejemplo anterior. Genera entonces un ángulo de
cizallamiento g en relación con la dirección X.
En la parte de debajo de toda la superficie de
dicha capa de tejido se coloca una segunda capa plana activa
piezoeléctrica idéntica a la primera y orientada del mismo modo.
Dos juntas de adherencia están dispuestas entre
las tres capas para unirlas entre sí. Estas juntas de adherencia
tienen un espesor ajustado a 0,1 mm por medio de una rejilla textil
flexible y un módulo de Young apropiado de modo que transmita lo
mejor posible el desplazamiento de cizallamiento de dichos
accionadores a dicho tejido compuesto.
La primera zona de fijación está situada sobre
una cara externa del accionador. Está orientada según la trama del
tejido y se extiende a lo largo de un extremo según la urdimbre de
este mismo tejido.
La segunda zona de fijación está situada en la
otra cara externa del accionador. Está orientada según la trama del
tejido y se extiende a lo largo del otro extremo según la urdimbre
de este mismo tejido.
En funcionamiento, las dos capas planas activas
piezoeléctricas de este accionador son alimentadas simultáneamente
por una misma tensión. Generan según una misma bisectriz las
direcciones X e Y, en el plano X-Y, transmitiendo
una extensión gracias a las juntas de adherencia a la capa de
tejido. Los paralelogramos de la malla del tejido, solicitados según
la misma diagonal, se deforman. Esta deformación se transforma en un
cizallamiento g como en el ejemplo anterior. Aquí de nuevo, las
juntas de adherencia son poco solicitadas y la resultante de las
fuerzas puestas en juego está en el plano X-Y.
Se ha fabricado dicho accionador con un tejido
de carbono SXM10 en sándwich entre dos MFC de sección activa 85 x 57
x 0,3 mm^{3} que sirve de capas planas activas piezoeléctricas y
ha sido probado en funcionamiento con los mismos medios de medición
y en las mismas condiciones que en el ejemplo 1.
\newpage
Se presentan los resultados en la tabla 2, en la
cual 1 \mudef=10^{-6} metro por metro.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
La figura 3 ilustra una evaluación de las
prestaciones de dicho accionador.
Para las MFC desnudas, la curva (I) es la recta
del ángulo de cizallamiento \gamma cresta a cresta medido sobre
una MFC alimentada bajo +/-500V en función de la fuerza de
cizallamiento F establecida a partir de la pendiente de rigidez
calculada en cizallamiento. Si \gamma = 0, la fuerza de
cizallamiento es llamada de bloqueo ya que es tal que hace perder
toda la carrera en vacío que es \gamma max (320 \mudef) para
F=0.
Para el tejido de carbono y las dos juntas de
adherencia, la curva (II) es una recta que expresa la rigidez en
cizallamiento del conjunto.
La curva (III) caracteriza al accionador que es
el ensamblaje de la capa de tejido + adhesivo con las 2 MFC.
Complementando estos dos ejemplos, es posible
poner en práctica un número de capas planas más importante. Sin
embargo, con el fin de estar conforme con la invención la
estructura de las diferentes variantes realizadas debe satisfacer
simultáneamente varias características esenciales.
En primer lugar, la estructura debe ser
simétrica en relación con un plano medio, con el fin de favorecer
una deformación en cizallamiento plano del accionador.
A continuación, la trama y la urdimbre de cada
capa plana de tejido que definen una malla en forma de
paralelogramo, deben todas estar orientadas según, respectivamente,
las dos mismas direcciones de su plano, paralelo al plano medio.
Además, todas las capas planas activas
piezoeléctricas deben tener, cada una en su plano, unas direcciones
activas paralelas y orientadas en el mismo sentido según la misma
diagonal de la malla en forma de paralelogramo.
Finalmente, las dos zonas de fijación deben
estar situadas en los extremos opuestos de la trama o de la urdimbre
de las capas de tejido y estar dispuestas respectivamente según la
dirección de la urdimbre o de la trama de las capas de tejido.
La invención se refiere a un dispositivo
compuesto del ensamblaje, en posición invertida el uno respecto del
otro, de dos accionadores A1 y A2 idénticos al accionador A descrito
en los ejemplos anteriores. Los dos accionadores A1 y A2 están
montados como se indica en la figura 4, uno encima del otro,
paralelos el uno al otro y adheridos por sus zonas de fijación S2
respectivas.
El principio de funcionamiento de la invención
es que, cuando el primer accionador según el ejemplo 1 ó 2 es
activado, genera en el plano X-Y y a 45º una
extensión que se transmite al tejido cuya malla solicitada según la
primera diagonal se deforma en paralelogramo. Esta deformación se
transforma en un cizallamiento \gamma, y el primer accionador
proporciona un desplazamiento en cizallamiento X_{\gamma1} =
\gamma x W según el eje X como muestra la figura 5.
Asimismo, cuando el segundo accionador es
activado, genera en el plano X-Y y a 135º una
extensión que se transmite al tejido cuya malla solicitada según la
segunda diagonal se deforma en paralelogramo. Esta deformación se
transforma en un cizallamiento -\gamma, y el segundo accionador
A2 proporciona un desplazamiento en cizallamiento
X_{\gamma \ 2}= -\gamma W según el eje X. Este desplazamiento de
cizallamiento es opuesto al desplazamiento de cizallamiento del
primer accionador A1.
\newpage
La amplitud d del desplazamiento total de
cizallamiento del dispositivo entre las zonas de fijación S1
respectivas es igual a la suma de las amplitudes de los
desplazamientos de cizallamiento de cada accionador, o sea
d=X_{\gamma 1} - X_{\gamma 2} y como en el ejemplo los
accionadores son idénticos d = 2_{\gamma} x W como se indica en la
figura 5.
Un dispositivo según la invención puede poner en
práctica una combinación de dos accionadores no estrictamente
idénticos. Por ejemplo, es posible combinar un primer accionador
según el ejemplo 1 con un segundo accionador que tenga la misma
estructura en sándwich pero en la que, por una parte, la anchura W
según la dirección Y sea superior a la del primer accionador y por
otra parte las dos zonas de fijación, estén situadas en la misma
cara de este segundo accionador.
El dispositivo obtenido presenta entonces dos
zonas de fijación adyacentes accesibles por una sola cara, lo que
puede presentar un interés práctico para algunas aplicaciones.
Un dispositivo según la invención puede ser
utilizado ventajosamente en combinación con una estructura de pala
de helicóptero con el fin de hacerle sufrir una torsión según la
envergadura. En estas condiciones, el sistema ya no es más
estrictamente plano en el curso de su funcionamiento sino que es
ligeramente alabeado. Sin embargo esta deformación es localmente
reducida y no modifica fundamentalmente el funcionamiento del
dispositivo descrito en los ejemplos precedentes.
Como se muestra en la figura 6, el dispositivo
de la invención puede estar dispuesto en el interior del perfil de
una superficie sustentadora abierta de aeronave, y cerca de sus
bordes de fuga. Una superficie sustentadora es llamada abierta
cuando el intradós y el extradós no están solidarizados entre sí
cerca del borde de fuga de la superficie. Los bordes de fuga
extradós E e intradós I están provistos de refuerzos enfrentados con
las zonas de fijación S1 de A1 y de A2 del dispositivo. Los bordes
de fuga están adheridos, o atornillados, a nivel de los refuerzos
en las zonas de fijación S1 de cada uno de los accionadores
idénticos A1 y A2. Los adheridos o atornillados están repartidos
según la envergadura, paralela al eje X de la figura 5. Las zonas
S2 de A1 y de A2 y el borde de fuga están situados, según la cuerda,
en ambas partes de las zonas de fijación S1 de A1 y de A2 del
dispositivo en las alas. El plano de simetría del dispositivo en
reposo se sitúa cerca del plano de cuerda del perfil, por lo tanto
del eje neutro de flexión. Así el dispositivo sólo está sometido a
tensiones muy débiles cuando la pala es solicitada en flexión.
El dispositivo cierra continuamente según la
envergadura la sección de la zona sustentadora. Sin embargo, una
unión complementaria puede ser realizada entre los bordes de fuga
intradós y extradós por medio de un elastómero C de módulo reducido
adherido en un refuerzo de cada uno de los bordes de fuga, incluso
directamente entre las zonas de fijación S1 de A1 y de A2 del
dispositivo, ya que es la rigidez en cizallamiento del dispositivo
la que condiciona la rigidez en torsión de la zona sustentadora.
El principio del dispositivo así implantado es
idéntico al del ejemplo 2. La amplitud d del desplazamiento total de
cizallamiento del dispositivo entre los bordes de fuga es igual a la
suma de las amplitudes de los desplazamientos de cizallamiento de
cada accionador, como se indica en la figura 7.
La figura 8 ilustra una evaluación de las
prestaciones de dicho dispositivo.
- La curva (I)
- caracteriza el dispositivo compuesto solamente de dos accionadores simples en serie definidos anteriormente. Los desplazamientos se expresan en \mum. El dispositivo está alimentado bajo +1500/-500 Voltios;
- La curva (II)
- caracteriza la rigidez en cizallamiento de una sección de pala (cuerda (141,5 mm) abierta en el borde de fuga. La estructura interna es de tipo clásico. La fuerza de cizallamiento es la que se tiene que aplicar a los bordes de fuga para desplazarlos el uno en relación con el otro;
- La curva (III)
- caracteriza el ensamblaje pala y dispositivo ensamblados.
\vskip1.000000\baselineskip
Como muestra la figura 9, el dispositivo de la
invención puede integrar el propio borde de fuga, los dos
accionadores que constituyen respectivamente las partes del extradós
y del intradós inmediatamente cercanas al borde de fuga. Los planos
de simetría de los dos accionadores ya no están paralelos. Los
accionadores A1 y A2 del dispositivo están ensamblados por sus zonas
de fijación S1 respectivas de modo que formen entre ellos el ángulo
deseado para el borde de fuga de la pala. El accionador A1 está
adherido por su zona de fijación S2 al extradós por el lado del
borde de fuga al revestimiento extradós E del perfil aerodinámico y
el accionador simple A2 está adherido por su zona de fijación S2 al
intradós por el lado del borde de fuga al revestimiento intradós I
del perfil aerodinámico. Las zonas S1 y el borde de fuga están
situados, según la cuerda, en el mismo lado que las zonas de
fijación S2 de A1 y de A2 del dispositivo en las alas.
Como complemento, puede realizarse una unión
entre los bordes de fuga intradós y extradós por medio de un
elastómero C con módulo bajo adherido por ejemplo al nivel de las
caras interiores del doble accionador.
El dispositivo cierra continuamente, según la
envergadura, la sección de la superficie sustentadora y realiza un
ensamblaje "compuesto" de modo que se rigidice el accionador
para evitar su pandeo.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de documentos indicados por el
solicitante se ha recogido exclusivamente para información del
lector, y no es parte constituyente del documento de patente
europeo. Ha sido recopilada con el mayor cuidado; sin embargo, la
EPA no asume ninguna responsabilidad por posibles errores u
omisiones.
- \bullet US 5288039 A, De Laurier [0006]
- \bullet GB 2348537 A, Jeffs [0006] [0007]
- \bullet US 6173924 B, Young [0006]
- \bullet FR 2833571 [0006] [0010]
\bullet MATTHEW L. WILBUR y otros.
Hover testing of the NASA/ARM/MIT active twist
rotor prototype blade. Américan Helicopter Society 56^{th}
Annual Forum, 02 Mai 2000 [0006].
\bullet MATTHEW L. WILBUR; CARLOS
C.E.S. CESUIK y otros.
Modeling, design, and testing of the
NASA/ARMY/MIT active twist rotor prototype blade. American
Helicopter Society 55^{th} Annual Forum, 25 Mai 1999
[0008].
Claims (7)
1. Accionador plano con estructura en sándwich
que comporta dos zonas de fijación (S1, S2) destinadas a transmitir
el desplazamiento relativo en cizallamiento generado, y al menos
tres capas planas superpuestas (1, 2, 3) que comprenden al menos una
capa de un tejido cuya urdimbre y trama están constituidas por
fibras rígidas dispuestas según dos direcciones del plano (X, Y)
formando una malla de paralelogramos yuxtapuestos, y al menos una
capa plana activa piezoeléctrica apta para extenderse o retraerse
según una dirección activa, estando cada cara de una capa adherida
sobre toda su superficie en una cara de la capa adyacente,
caracterizado porque la estructura en sándwich es simétrica
en relación con el plano medio del accionador, que favorece una
deformación plana en cizallamiento, estando la dirección activa de
cada capa plana piezoeléctrica orientada según una sola y única
diagonal de la malla de cada capa de tejidos cuya urdimbre y trama
están todas orientadas según las dos mismas direcciones del plano
(X, Y), las zonas de fijación del accionador (S1, S2), de forma
alargada según una primera de las dos direcciones del plano (X, Y),
a lo largo de los extremos opuestos del accionador según la segunda
dirección del plano (Y), gracias a lo cual, al ser cada capa plana
de tejidos solicitada según una única diagonal de malla, los
paralelogramos se deforman provocando el desplazamiento en el plano
de las zonas de fijación (S1, S2), paralelamente entre sí según la
primera dirección del plano (X).
2. Accionador según la reivindicación 1,
caracterizado porque la estructura en
sándwich está constituida por una capa activa (1) situada entre dos
capas de tejido (2, 3).
3. Accionador según la reivindicación 1,
caracterizado porque la estructura en
sándwich está constituida por una capa de tejido (1) situada entre
dos capas activas (2, 3).
4. Dispositivo accionador plano,
caracterizado porque está constituido por
dos accionadores según una de las reivindicaciones anteriores,
montados en posición invertida el uno respecto del otro, estando dos
de las zonas de fijación enfrentadas con los accionadores
solidarizadas (S2) y no estando ya las dos direcciones activas
paralelas, las otras dos zonas de fijación enfrentadas con los
accionadores (SI), dejadas libres, tienen un desplazamiento según la
primera dirección del plano (X) cuya amplitud es igual a la suma de
las amplitudes de los dos accionadores elementales.
5. Utilización del dispositivo según la
reivindicación 4 en combinación con la estructura de una superficie
sustentadora abierta, estando las dos zonas de fijación (S1)
enfrentadas dejadas libres solidarias respectivamente con el
intradós (I) y el extradós (E), cerrando así el dispositivo esta
estructura cerca de su borde de fuga.
6. Utilización según la reivindicación 5,
caracterizada porque las dos zonas de
fijación enfrentadas solidarizadas (S2) y el borde de fuga están
situados, según la cuerda, a ambos lados de las dos zonas de
fijación (S1) enfrentadas dejadas libres.
7. Utilización según la reivindicación 5,
caracterizada porque las dos zonas de
fijación enfrentadas solidarizadas (S1) y el borde de fuga están
situados, según la cuerda, en el mismo lado de las dos zonas de
fijación enfrentadas dejadas libres, constituyendo las dos zonas de
fijación (S1) enfrentadas y solidarizadas, el borde de fuga de la
superficie sustentadora.
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