JP2011527256A - ヘリコプターの回転翼などの航空機のロータリーシステムにおける振動を低減する方法、装置およびシステム - Google Patents
ヘリコプターの回転翼などの航空機のロータリーシステムにおける振動を低減する方法、装置およびシステム Download PDFInfo
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Abstract
【課題】
【解決手段】航空機(100)、例えば飛行機またはヘリコプターなどの回転翼航空機の、ロータリーシステム(140;240a;240b;340a;340b)における振動を低減する方法であって、ロータリーシステム(140;240a;240b;340a;340b)のバランス調整をとることを含み、ロータリーシステム(140;240a;240b;340a;340b)の560cの軸体(131;231a;231b;331a;331b;431a;431b;431c;531a;531b;531c)の軸線(260a;260b;360a;360b;460a;460b;460c;560a;560b;560c)上に支点を有するとともに、ある量の揺変性バランス調整物質(338a;338b;438a;438b;438c;538a;538b;538c)で部分的に充填された、略円形のチャンバ(232a、233a、234b、235a、236a、237a;232b、233b、234b、235b、237b;335a;335b;433a;433b;433c;535a;535b;535c)を提供することを特徴とする、方法。その方法による、航空機(100)のロータリーシステム(140;240a;240b;340a;340b)における振動を低減する装置およびシステム。
【選択図】図1
【解決手段】航空機(100)、例えば飛行機またはヘリコプターなどの回転翼航空機の、ロータリーシステム(140;240a;240b;340a;340b)における振動を低減する方法であって、ロータリーシステム(140;240a;240b;340a;340b)のバランス調整をとることを含み、ロータリーシステム(140;240a;240b;340a;340b)の560cの軸体(131;231a;231b;331a;331b;431a;431b;431c;531a;531b;531c)の軸線(260a;260b;360a;360b;460a;460b;460c;560a;560b;560c)上に支点を有するとともに、ある量の揺変性バランス調整物質(338a;338b;438a;438b;438c;538a;538b;538c)で部分的に充填された、略円形のチャンバ(232a、233a、234b、235a、236a、237a;232b、233b、234b、235b、237b;335a;335b;433a;433b;433c;535a;535b;535c)を提供することを特徴とする、方法。その方法による、航空機(100)のロータリーシステム(140;240a;240b;340a;340b)における振動を低減する装置およびシステム。
【選択図】図1
Description
本明細書に記載される発明の実施形態は、全体として振動を低減することに関し、より具体的には、ヘリコプターの回転翼など、航空機のロータリーシステムにおける振動を低減する方法、装置、およびシステムに関する。
振動は航空機の操作における主要な環境要因である。振動は安全性および快適さに悪影響を与える。安全性に関しては、振動は安定性に直接影響し、材料疲労を引き起こすことがある。振動の主な原因は、航空機のロータリーシステム、例えばヘリコプターの回転翼システムなど、航空機のエンジンシステムである。
ヘリコプターの回転翼システムの回転翼ブレード(「ブレード」)は、例えば、木材、またはガラス繊維強化材料もしくは炭素繊維強化材料などの複合材料を含むことがある。ブレードは時間とともに変化し、稼働中により重くなる傾向がある。砂などの硬い粒子に起因するブレードの摩耗または腐食がある。さらに、ブレードの軽量構造に起因して、特にブレードの表面が多孔質になる場合に、ブレード内の気泡が水で充填されることがある。これは、水進入または捕捉水の問題として知られている。さらに、ブレードはその寿命の間に修理されることがある。結果的に、ブレードの重心(CofG)が時間とともに移動する。一般に、翼幅の重心の方が、すなわちブレードのハブからブレード先端への方向の方が、翼弦の重心、すなわちブレードの前縁から後縁への方向よりも移動が大きく、したがってより深刻である。翼弦のCofGが理想的なCofGの後方に位置するとき、旋回モーメントは理想的なCofGの後方に位置し、その結果、ブレードは上昇する傾向がある。翼弦のCofGが理想的なCofGの前方に位置するとき、旋回モーメントは理想的なCofGの前方に位置し、その結果、ブレードは降下する傾向がある。その結果、回転翼システムの振動は増加する。
ヘリコプターの保守管理は、振動を低減することを目的とし、ブレードを静的にバランス調整すること、ならびに回転翼システムを動的にバランス調整することを含むことがある。静的なバランス調整は、ブレードをマスターブレードと比較することを含む。マスターブレードは、質量、理想的な翼幅のCofG、および理想的な翼弦のCofGに関して元の規格に合わせて作られたビームなど、実際の、ただし非稼働のブレード、または、可搬型デジタル重み付けシステムに表される仮想のマスターブレード、例えば汎用静的バランス調整治具(USBF)であってもよい。静的バランス調整によってブレードの互換性が有効になる。動的バランス調整(回転翼軌道およびバランス調整「RTB」)は、ヘリコプターの回転翼システムのブレードを試験することを含む。RTBは時間とコストがかかる。
さらに、振動の影響は、振動絶縁装置、振動ダンパ、振動吸収装置、および振動発生装置など、様々なデバイスによって低減されてもよい。
特許文献1およびその関連出願である特許文献2は、ヘリコプターの振動減少軸線方向支持支柱、ならびに少なくとも1つの振動制御流体を含有する支柱を備えた航空機サスペンションシステムを開示している。動力付きの支柱は、内側の剛性部材と第1および第2の容積可変の流体チャンバとを収容する外側の剛性ハウジングを含む。第1および第2の容積可変の流体チャンバの間に液圧差が作り出されて、支柱端部間の運動を制御する。動力付きの流体を含有する支柱、支持アイソレータ、サスペンションシステム、および動作方法によって、ヘリコプター航空機の振動が低減される。
特許文献3は、特にヘリコプター回転翼のための振動ダンパであって、駆動要素および剛性要素の両方を備え、駆動要素と剛性要素を機能的に相互接続するダンパアセンブリを含み、ダンパアセンブリが最初に少なくとも1つの粘性流体キャビティ内に配置された油圧式ダンパデバイスと、積層された可撓性デバイスとを備える、振動ダンパを開示している。油圧式ダンパデバイスは、第1および第2の組の交互配置されたベーンを備える。油圧式ダンパデバイスはまた、前記粘性流体キャビティの1つに配置され、駆動要素に固定された少なくとも1つのダンパ要素を有し、前記ダンパ要素は、ダンパの1つの軸線方向端部の近傍に位置する基部から離れて平面のベーンの組の近傍に位置する頂点に向かう方向で先細状になった外側輪郭を示す。
特許文献4は、選択されたパターンで配列された複数の細長いロッドによってばね力が供給される、ヘリコプターまたは他の回転翼航空機に使用するための回転翼システム振動吸収装置を開示している。ロッドは、一端では回転翼ハブに連結された固定の基部に連結され、他端では調整用の重りに連結されている。
特許文献5は、ヘリコプターの動作回転数で回転している間、周期的な振動を有するヘリコプターの回転翼ハブのための、ヘリコプターの回転ハブ搭載型の振動制御システムを開示している。ヘリコプターの回転ハブ搭載型の振動制御システムは、ヘリコプターの回転翼ハブに取付け可能であって、ヘリコプターの動作回転数でヘリコプターの回転翼ハブとともに回転する、環状リング状のロータリーハウジングを含む。環状リング状のハウジングは、回転翼ハブの回転軸を中心にして心出しされ、電子部品ハウジングキャビティサブシステムと、好ましくはそれに隣接した同軸の回転翼ハウジングキャビティサブシステムとを有する。回転翼ハウジングキャビティサブシステムは、第1の不釣り合い質量を備えた第1の回転翼を有する第1の同軸のフレームレスACリングモータと、第2の不釣り合い質量を備えた第2の回転翼を有する第2の同軸のフレームレスACリングモータとを収容する。電子部品ハウジングキャビティサブシステムは、第1の不釣り合い質量および第2の不釣り合い質量が、ヘリコプターの回転翼ハブの周期的な振動が低減される、ヘリコプターの動作回転数よりも高い振動消去回転数で直接駆動されるように、センサ出力を受け取り、第1の同軸のフレームレスACリングモータおよび第2の同軸のフレームレスACリングモータを電気的に制御し駆動する、電子部品制御システムを収容する。
特許文献6は、回転中に外向きに付勢される流体が部分的に充填された流体容器を含む、回転式の軸体などの振動する構成要素に取り付けるための振動吸収装置を開示している。流体の内向きの反応によって、望ましくない左右放射方向の振動力のバランス調整をとるように調整されてもよい共振波が流体に生じる。流体は水である。吸収装置は、ヘリコプターの回転翼アセンブリに取り付けて、かかる航空機の胴体に伝達される、回転翼に由来する高い振動レベルの問題を克服するのに特に適している。そのような吸収装置の共振周波数は回転速度に応じて変動し、一連の回転翼速度にわたって自己調整されてもよい。
特許文献7は、揺変性のバランス調整ゲルを導入することによってバランス調整するのに適した、自動車タイヤまたはタイヤアセンブリもしくはその一部に関連し、バランス調整ゲルと接触させることが意図されるタイヤまたはタイヤアセンブリもしくはその一部の表面が、平均表面粗さが1〜1000nmの範囲である表面ナノ構造を備える発明を開示している。表面ナノ構造によって、揺変性のバランス調整ゲルが、問題の表面が表面ナノ構造を有さない場合よりも著しく迅速に、タイヤのバランス調整をとる場所に移動することが可能になる。
特許文献8は、30Pa〜260Paの間、好ましくは約120Paの降伏応力値を有し、タイヤのヘビースポットが路面に当たると誘発される振動の影響を受けて流動可することを可能にすることによってタイヤのバランス調整をとることができる、揺変性のタイヤバランス調整組成物を開示している。バランス調整組成物は、リムに装着されたタイヤから成り、ヘビースポットを有するホイールアセンブリ内に分布する。組成物は、好ましくは、1)任意に水を含む、液状の二価もしくは三価アルコールまたはその四量体オリゴマーと、2)アルコール可溶性または分散性のポリマーと、3)親水性の繊維と、任意に、4)親水性の充填剤との混合物を含む。アルコール1)は、好ましくは、一般式HO−(CH(R)−CH2−O)n−Hのジオールであり、式中、Rは水素またはC1〜2アルキル、nは1〜4の整数である。
特許文献9は、迅速に回転させて中に収容された材料から液体を抽出して、その少なくとも部分的な乾燥をもたらすように適合された容器のためのバランス調整システムを開示している。揺変性の材料が、中空で環状の管状バランス調整部材の内部に配置される。バランス調整材料として利用される、条件を満たす1つの混合物は、93.5重量%のアセチレンテトラ臭化物と、1.5重量%のサントセルと、5重量%の塩基性炭酸鉛とで構成される。
特許文献10は、(A)特にポリプロピレングリコールアルキルエーテルから選択された、80〜95質量%濃度の油と、(B)特に約50〜約400m2/gの範囲のBET表面を有するヒュームドシリカから選択された、4〜15質量%濃度のゲル形成剤とを含む、粘弾性のタイヤバランス調整組成物を開示している。
これらおよび他の理由から、実施形態において後述するような本発明が必要とされている。
本発明は、ヘリコプターの回転翼など、航空機のロータリーシステムにおける振動を低減する方法、装置、およびシステムを提供することを目的とする。
本発明の1つの態様は、航空機100、例えば飛行機またはヘリコプターなどの回転翼航空機の、ロータリーシステム140;240a;240b;340a;340bにおける振動を低減する方法であり、ロータリーシステム140;240a;240b;340a;340bのバランス調整をとることを含み、前記ロータリーシステム140;240a;240b;340a;340bの軸体131;231a;231b;331a;331b;431a;431b;431c;531a;531b;531cの軸線260a;260b;360a;360b;460a;460b;460c;560a;560b;560c上に支点を有するとともに、ある量の揺変性バランス調整物質338a;338b;438a;438b;438c;538a;538b;538cで部分的に充填された、略円形のチャンバ232a、233a、234b、235a、236a、237a;232b、233b、234b、235b、237b;335a;335b;433a;433b;433c;535a;535b;535cを提供することを特徴とする。ロータリーシステム140;240a;240b;340a;340bは、エンジン、例えば、飛行機のプロペラエンジンもしくはジェットエンジン、またはヘリコプターの揚力回転翼または尾部回転翼であってもよい。揺変性バランス調整物質338a;338b;438a;438b;438c;538a;538b;538cは、ロータリーシステム140;240a;240b;340a;340bによって誘発される振動の影響を受けて流動化することができる。したがって、振動に起因して、揺変性バランス調整物質338a;338b;438a;438b;438c;538a;538b;538cは、チャンバ232a、233a、234b、235a、236a、237a;232b、233b、234b、235b、237b;335a;335b;433a;433b;433c;535a;535b;535c内で分布して、振動を低減するかまたは最小限に抑える。その結果、ロータリーシステムの回転中心(CofR)が理想的なCofRに向かって移動し、この方法はCofGの移行を補償する。さらにその結果、振動が低減され、結果的に安全性が高まり、安定性が高まり、材料疲労が低減される。さらに結果的に、快適さが改善され、ノイズが低減され、したがって、航空機100の内部ならびに外部の音響特性が改善される。さらに、航空機100の、特にロータリーシステム140;240a;240b;340a;340bの消耗が低減される。
本発明の別の態様は、前記チャンバ233a、234b、235a、236a、237a;335a;335b;433a;433b;433cが円筒状である方法である。その結果、チャンバ233a、234b、235a、236a、237a;335a;335b;433a;433b;433cはコンパクトであってもよく、結果的に、チャンバ233a、234b、235a、236a、237a;335a;335b;433a;433b;433cはスペースをほとんど必要としなくてもよい。
本発明の別の態様は、前記チャンバ232b、233b、234b、235b、237b;535a;535b;535cが環状であり、前記チャンバ232b、233b、234b、235b、237b;535a;535b;535cが好ましくは長方形535a、半円形535b、鐘形535b、または円形535cの断面を有する方法である。その結果、チャンバ232b、233b、234b、235b、237b;535a;535b;535cは、直径がより大きいことにより、揺変性バランス調整物質538a;538b;538cの効率的な使用を可能にしてもよく、結果的に、揺変性バランス調整物質538a;538b;538cの量が低減されてもよい。さらにその結果、断面が長方形535a、半円形535b、または鐘形535bであることにより、揺変性バランス調整物質538a;538b;538cが最も有効に働いてもよく、さらに結果的に、揺変性バランス調整物質538a;538b;538cの量がさらに低減されてもよい。さらにその結果、断面が円形535cであることにより、空気抵抗が低減されてもよく、さらに結果的に、安定性が改善されてもよい。
本発明の別の態様は、前記チャンバ237a;237bが前記ロータリーシステム140;240a;240bのブレード241a;241bの上方に位置する方法である。その結果、揺変性バランス調整物質338a;338b;438a;438b;438c;538a;538b;538cは軸体131;231a;231b;331a;331b;431a;431b;431c;531a;531b;531cの第1の自由端に向かって働き、振動の振幅が最大限に達してもよく、結果的に、バランス調整の効果が最大限にされてもよい。
本発明の別の態様は、前記チャンバ235a;235bが前記ブレード241a;241bの下方に位置する方法である。その結果、チャンバ235a;235bはロータリーシステム140;240a;240b内に位置してもよく、結果的に、チャンバ235a;235bは航空機100の全体寸法に対して影響を与えなくてもよい。
本発明の別の態様は、前記チャンバ235a;235bが前記航空機100の動力装置230a;230bの上方に位置する方法である。その結果、チャンバ235a;235bは航空機100内に位置してもよく、結果的に、チャンバ235a;235bは航空機100によって保護されてもよい。
本発明の別の態様は、前記チャンバ232a;232bが前記動力装置230a;230b内に位置する方法である。その結果、動力装置230a;230bから発する振動が低減されてもよく、結果的に、動力装置230a;230bの消耗が低減されてもよい。
本発明の別の態様は、前記チャンバ232a;232bが前記動力装置230a;230bの下方に位置する方法である。その結果、揺変性バランス調整物質338a;338b;438a;438b;438c;538a;538b;538cは、軸体131;231a;231b;331a;331b;431a;431b;431c;531a;531b;531cの第2の端部に向かって働き、結果的に、バランス調整が最大限にされてもよく、結果的に、バランス調整の効果が改善されてもよい。
本発明の別の態様は、前記チャンバ233a、234b、235a、236a、237a;232b、233b、234b、235b、237b;335a;335b;433a;433b;433c;535a;535b;535cが、ナノ構造を有する円周方向バランス調整領域339a;339b;439a;439b;439c;539a;539b;539cを備え、前記ナノ構造が、例えば、ナノ粒子を含むワニスなどの材料によって形成されるか、または前記バランス調整領域339a;339b;439a;439b;439c;539a;539b;539cに刻印される方法である。ナノ構造は、材料をバランス調整領域上に分布させる、例えば噴霧し、乾燥または焼入れすることによって提供されてもよい。乾燥または焼入れは、例えば、UV光である紫外(UV)放射線を使用して、ナノワニスであるナノ材料を硬化させることを含んでもよい。ナノ材料である材料は、ナノ基板としてナノ構造を提供してもよい。ナノ材料は、例えば、樹脂などの第1の成分Aおよび硬化剤などの第2の成分Bの、2つ以上の成分を含んでもよい。ナノ材料は二成分材料であってもよい。第1の成分Aおよび第2の成分Bであるナノ材料は、化学架橋または重合によって反応してもよい。化学架橋反応は、第1の成分Aおよび第2の成分Bを混合した直後またはその間もなく後後に始まってもよい。その結果、バランス調整領域339a;339b;439a;439b;439c;539a;539b;539c上における揺変性バランス調整物質338a;338b;438a;438b;438c;538a;538b;538cの可動性が増加してもよく、結果的に、バランス調整の効果が改善されてもよい。
本発明の別の態様は、前記軸体131;231a;231b;331a;331b;431a;431b;431c;531a;531b;531cが、金属、例えば鋼もしくはアルミニウム、または複合材料、例えばガラス繊維強化材料もしくは炭素繊維強化材料、または合成材料、例えばプラスチックもしくはプレキシガラスを含む方法である。材料は、好ましくは、航空機100の、特にロータリーシステム140;240a;240b;340a;340bのどこかに使用される材料である。その結果、不適合性に起因する問題が回避されてもよく、結果的に、航空機100の寿命が改善されてもよく、保守管理が単純化されてもよい。
本発明の別の態様は、前記チャンバ232a、233a、234b、235a、236a、237a;433a;433b;433cが前記軸体231a;231b;431a;431b;431c内に載置され、前記軸体231a;431a;431b;431cが好ましくは前記ロータリーシステム140;240aの元の軸体に置き換えられた方法である。その結果、チャンバ232a、233a、234b、235a、236a、237a;433a;433b;433cは、それ自体のスペースを必要としなくてもよく、結果的に、チャンバ232a、233a、234b、235a、236a、237a;433a;433b;433cは航空機設計に導入し易くてもよい。さらにその結果、軸体231a;431a;431b;431cは元の軸体と適合性があってもよく、結果的に、軸体231a;431a;431b;431cは航空機100の改良のために使用されてもよい。
本発明の別の態様は、前記チャンバ232a、233a、234a、235a、236a、237a;433a;433b;433cが、好ましくは前記軸体231a;431a;431b;431cにほぼ沿って延在する方法である。その結果、チャンバ232a、233a、234a、235a、236a、237a;433a;433b;433cは、より多量の揺変性バランス調整物質438a;438b;438cを含んでもよく、結果的に、バランス調整の効果が改善されてもよい。
本発明の別の態様は、前記チャンバ232b、233b、234b、235b、237b;335a;335b;535a;535b;535cが、前記軸体231a;331a;531a;531c;531cに連結されたベッセル内に載置され、前記ベッセルが好ましくは前記ロータリーシステム140;240b;340a;340bを補完する方法である。その結果、チャンバ232b、233b、234b、235b、237b;335a;335b;535a;535b;535cはより可撓性であってよりアクセスし易く、結果的に、ベッセルはより実装し易くてもよい。さらにその結果、軸体231a;431a;431b;431cは置き換える必要がなく、結果的に、ベッセルは航空機100を再適合するのに使用されてもよい。
本発明の別の態様は、前記ベッセルが、約0.1m〜約10mの間、例えば約0.2m〜約1.5mの間、好ましくは約0.5m〜約1mの間、例えば約0.75mの直径を有する方法である。所与の量の揺変性バランス調整物質338a;338b;438a;438b;438c;538a;538b;538cに対する効果は、より大きい直径の場合の方がより小さい直径の場合よりも大きい。しかし、直径は利用可能な空間によって決定されてもよい。
本発明の別の態様は、前記ベッセルが、金属、例えば鋼もしくはアルミニウム、または複合材料、例えばガラス繊維強化材料もしくは炭素繊維強化材料、または合成材料、例えばプラスチックもしくはプレキシガラスを含む方法である。材料は、好ましくは、航空機100の、特にロータリーシステム140;240a;240b;340a;340bのどこかに使用される材料である。その結果、不適合性に起因する問題が回避されてもよく、結果的に、航空機100の寿命が改善されてもよく、保守管理が単純化されてもよい。
本発明の別の態様は、前記ベッセルが、前記ブレード141、ディスク570a;570b;570c、またはスポーク570a;570b;570cを介して前記軸体231a;331a;331bに連結され、前記スポーク570a;570b;570cが好ましくはお互いから均等にその間隔が空けられた方法である。その結果、ブレード141は、好ましくは、尾部回転翼など、ロータリーシステム140;240a;240b;340a;340bが比較的小さい直径を有するとき、ベッセルを軸体231a;331a;331bに連結するために利用され、結果的に、ロータリーシステム140;240a;240b;340a;340bの構造が単純化されてもよい。さらにその結果、ディスク570a;570b;570cまたはスポーク570a;570b;570cは、好ましくは、揚力回転翼など、ロータリーシステム140;240a;240b;340a;340bが比較的大きい直径を有するとき、チャンバ232b、233b、234b、235b、237b;335a;335b;535a;535b;535cを軸体231a;331a;331bに連結するために利用され、結果的に、ロータリーシステム140;240a;240b;340a;340bの構造が単純化されてもよい。さらにその結果、スポーク570a;570b;570cのアンバランス(不釣り合い)が低減されてもよく、さらに結果的に、バランス調整の効果が改善されてもよい。
本発明の別の態様は、前記揺変性バランス調整物質338a;338b;438a;438b;438c;538a;538b;538cが、約1Pa〜約400Paの間、例えば約2Pa〜約260Paの間、例えば約30Paの降伏応力値を有する方法である。その結果、揺変性バランス調整物質338a;338b;438a;438b;438c;538a;538b;538cの分布が改善されてもよく、結果的に、バランス調整の効果が改善されてもよい。
本発明の別の態様は、前記揺変性バランス調整物質338a;338b;438a;438b;438c;538a;538b;538cが、次のものを含むバランス調整ゲル組成物である方法である。
1)一般式(I)または一般式(II)の1つもしくは複数のエチレン/プロピレングリコールコポリマーエーテル、またはそれらの混合物を含む、85〜97重量%のグリコールエーテル成分。
R−O{[CH(CH3)CH2−O−]m[CH2−CH2−O−]n}H (I)
R1−(O−{[CH(CH3)CH2−O−]m[CH2−CH2−O−]n}H)2 (II)
式中、Rは水素、または2〜8個の炭素原子のアルキル基、R1は、2つの置換基を同じ炭素原子上に持たない2〜8個の炭素原子のアルキレン部分、mは、エチレン/プロピレングリコールコポリマー部分(1つまたは複数)中のプロピレングリコールのモル百分率、nは、エチレン/プロピレングリコールコポリマー部分(1つまたは複数)中のエチレングリコールのモル百分率であって、比n:mは、35:65〜80:30の範囲であり、各グリコールコポリマー化合物は、2000〜10000の範囲の数平均分子量を有する。
2)3〜15重量%のヒュームドシリカゲル形成剤。
前記バランス調整組成物は、粘弾性であり、22℃で1500Pa〜5000Paの間の貯蔵弾性率(G')と、10〜40Hzのクロスオーバー周波数以下で貯蔵弾性率よりも低い損失弾性率(G'')と、2Paを超える臨界降伏応力とを有する。
1)一般式(I)または一般式(II)の1つもしくは複数のエチレン/プロピレングリコールコポリマーエーテル、またはそれらの混合物を含む、85〜97重量%のグリコールエーテル成分。
R−O{[CH(CH3)CH2−O−]m[CH2−CH2−O−]n}H (I)
R1−(O−{[CH(CH3)CH2−O−]m[CH2−CH2−O−]n}H)2 (II)
式中、Rは水素、または2〜8個の炭素原子のアルキル基、R1は、2つの置換基を同じ炭素原子上に持たない2〜8個の炭素原子のアルキレン部分、mは、エチレン/プロピレングリコールコポリマー部分(1つまたは複数)中のプロピレングリコールのモル百分率、nは、エチレン/プロピレングリコールコポリマー部分(1つまたは複数)中のエチレングリコールのモル百分率であって、比n:mは、35:65〜80:30の範囲であり、各グリコールコポリマー化合物は、2000〜10000の範囲の数平均分子量を有する。
2)3〜15重量%のヒュームドシリカゲル形成剤。
前記バランス調整組成物は、粘弾性であり、22℃で1500Pa〜5000Paの間の貯蔵弾性率(G')と、10〜40Hzのクロスオーバー周波数以下で貯蔵弾性率よりも低い損失弾性率(G'')と、2Paを超える臨界降伏応力とを有する。
本発明の別の態様は、グリコールエーテル成分(1つまたは複数)の数平均分子量が3000〜10000の範囲である方法である。
本発明の別の態様は、比n:mが、35:65〜80:20の範囲、好ましくは40:60〜75:22の範囲、特に40:60〜60:40、例えば50:50である方法である。
発明の別の態様は、ヒュームドシリカゲル形成剤が、90〜400mg2/g、好ましくは200〜300m2/gのBET表面積を有する親水性タイプのヒュームドシリカである、または、ヒュームドシリカゲル形成剤が、50〜300m2/g、好ましくは250〜350m2/gのBET表面積を有する疎水化タイプのヒュームドシリカである、またはそのような親水性および疎水化タイプのヒュームドシリカゲル形成剤の混合物である方法である。
本発明の別の態様は、グリコールエーテル成分(1つまたは複数)が、ISO3448に従って決定される、500超過、好ましくは800〜1200の範囲の粘性等級を示す方法である。
本発明の別の態様は、前記ある量の前記揺変性バランス調整物質338a;338b;438a;438b;438c;538a;538b;538cが、約0.01kgから約20kgの間、例えば約0.1kgから約2kgの間、好ましくは約0.2kgから約1kgの間、例えば約0.5kgである方法である。
本発明の別の態様は、前記チャンバ232a、233a、234b、235a、236a、237a;232b、233b、234b、235b、237b;335a;335b;433a;433b;433c;535a;535b;535cが、前記ある量の前記揺変性バランス調整物質338a;338b;438a;438b;438c;538a;538b;538cで、約1%から約90%の間、例えば約10%から約80%の間、好ましくは約25%から約75%の間、例えば約50%充填される方法である。
本発明の別の態様は、重り本体が、前記揺変性バランス調整物質338a;338b;438a;438b;438c;538a;538b;538cと接触している方法である。その結果、重り本体が、ロータリーシステム140;240a;240b;340a;340bのバランス調整に寄与してもよく、結果的に、バランス調整の効果が改善されてもよく、前記前記揺変性バランス調整物質338a;338b;438a;438b;438c;538a;538b;538cの量が低減されてもよい。
本発明の別の態様は、前記重り本体が、前記重り本体の本体サイズによって規定される本体表面および本体重量を有し、それによって、前記揺変性バランス調整物質338a;338b;438a;438b;438c;538a;538b;538cが前記振動を受け、撹拌状態に変化すると、前記重り本体が前記本体表面と前記揺変性バランス調整物質338a;338b;438a;438b;438c;538a;538b;538cとの間の付着を克服する方法である。その結果、本体サイズによって、揺変性バランス調整物質338a;338b;438a;438b;438c;538a;538b;538cをその中に有するチャンバ232a、233a、234b、235a、236a、237a;232b、233b、234b、235b、237b;335a;335b;433a;433b;433c;535a;535b;533c内における重り本体の可動性が確保され、結果的に、バランス調整の効果が改善されてもよい。
本発明の別の態様は、前記重り本体が好ましくはボールである方法である。本体サイズはボールの直径と一致する。直径は、表面構造、すなわち粗さ、および付着を説明するA=4πr2による本体表面と、本体密度および本体重量を説明するV=(4/3)πr3による本体体積との間の比によって決定されてもよい。半径rが増加すると、本体体積、したがって本体重量は、本体表面よりも早く増加する。その結果、チャンバ232a、233a、234b、235a、236a、237a;232b、233b、234b、235b、237b;335a;335b;433a;433b;433c;535a;535b;535c内における重り本体の可動性が増加されてもよく、結果的に、バランス調整の効果が改善されてもよい。
本発明の別の態様は、前記重り本体が、金属、例えばステンレス鋼などの鋼を含む方法である。その結果、チャンバ490;590;690;790;890a〜c;990;1090;1190;1250、1260、1290;1390内における重り本体の耐久性が改善されてもよく、結果的に、保守管理が単純化され低減されてもよい。
本発明のさらなる態様は、その方法による、航空機100のロータリーシステム140;240a;240b;340a;340bにおける振動を低減する装置である。
本発明のさらなる別の態様は、その方法による、航空機100のロータリーシステム140;240a;240b;340a;340bにおける振動を低減するシステムである。
本明細書は、本発明と見なされるものを特定して指摘し明確に主張する特許請求の範囲をもって結論とするが、本発明の実施形態がどのようにして得られるかを例証するため、本発明のより特定的な説明が、添付図面に描写されるその具体的な実施形態を参照して提供される。これら図面は、本発明の典型的な実施形態のみを描写するものであり、必ずしも縮尺通りに描かれておらず、したがって、その範囲を限定するものと見なすべきではないことを理解した上で、添付図面を使用することによって、さらに具体的かつ詳細に実施形態を記載し説明する。
実施形態の以下の詳細な記載では、その一部を形成し、本発明が実践されてもよい特定の実施形態を例証として示す添付図面を参照する。図面中、類似の数字はいくつかの図面全体にわたってほぼ同様の構成要素を説明する。実施形態は、当業者が本発明を実践できるようにするため、本発明の態様を十分に詳細に記載することを意図する。他の実施形態が利用されてもよく、また、本発明の範囲から逸脱することなく、構造的、論理的、もしくは電気的な変化、またはそれらの組み合わせがなされてもよい。さらに、本発明の様々な実施形態は、異なるものであっても必ずしも相互に排他的ではないことを理解されたい。例えば、1つの実施形態に記載される特定の特徴、構造、または特性が他の実施形態に含まれてもよい。さらに、本発明の実施形態は異なる技術を使用して実現されてもよいことを理解されたい。また、用語「典型的な」は、最良または最適ではなく、単に一例であることを意味する。したがって、以下の詳細な記載は、限定的な意味で解釈されるべきではなく、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲、ならびにかかる特許請求の範囲が権利をもつ等価物の範囲全体によってのみ定義される。
以下、図面を参照する。実施形態の構造を最も明白に示すため、本明細書に含まれる図面は本発明の物品の図式的表現である。したがって、作製された構造の実際の外観は異なって見えることがあるが、依然として実施形態の必須の構造を組み込んでいる。さらに、図面は実施形態を理解するのに必要な構造のみを示す。図面の明瞭さを維持するため、当該技術分野において既知の付加的な構造は含まれていない。また、理解を単純かつ容易にするため、本明細書に示される特徴および/または要素は互いに対して相対的な特定の寸法で示されており、実際の寸法は図示されるものと大幅に異なることがあることを理解されたい。
以下の記載および特許請求の範囲において、用語「含む(include)」、「有する(have)」、「備えた(with)」、またはそれらの他の変形が使用されることがある。かかる用語は、「備える(comprise)」と同様に包括的であることを意図するものと理解されたい。
以下の記載および特許請求の範囲において、用語「連結された」および「接続された」、ならびに「連通可能に連結された」などの派生語が使用されることがある。これらの用語は互いに対して同義語であることを意図しないことを理解されたい。むしろ、特定の実施形態では、「接続された」は、2つ以上の要素が互いに直接物理的または電気的に接触していることを示すのに使用されることがある。しかし、「連結された」は、2つ以上の要素が互いに直接接触しておらず、ただし依然として互いに協働または相互作用することを意味することもある。
以下の記載および特許請求の範囲において、「上側」、「下側」、「第1の」、「第2の」などの用語は、単に説明目的で使用されることがあり、限定として解釈すべきではない。本明細書に記載されるデバイスまたは物品の実施形態は、多数の位置および向きで製造し、使用し、または配送することができる。
本発明の文脈では、用語「ナノ構造」は、ナノメートル範囲のサイズの表面細部を有するあらゆる表面構造を指すものと理解すべきである。
航空機は、空気よりも軽い航空機(「軽航空機」)および空気よりも重い航空機「重航空機」を含む。軽航空機は気球および飛行船を含む。重航空機は、固定翼を有する飛行機およびウィング状のローター(「回転翼」)を有する回転翼機(「回転翼航空機」)を含む。飛行機は、一般に、例えば、ターボジェット、ターボファン、パルスジェット、ラムジェット、スクラムジェットエンジンなどの、プロペラエンジンまたはジェットエンジンを有してもよい。回転翼航空機は、ヘリコプター、オートジャイロ(「ジャイロプレーン」)、ジャイロダイン、およびティルトローターを含む。ヘリコプターは、一般に、動力装置によって動力供給される、2つ以上のブレードをそれぞれ有する1つまたは複数の主回転翼(「揚力回転翼」)を有する。したがって、ヘリコプターは、単一の主回転翼としての水平回転翼を有するとともに、尾部回転翼もしくはダクテッドファンを有するか、または尾部回転翼なし(「NOTAR」)であってもよい。あるいは、ヘリコプターは、縦列、同軸、噛合、または交軸構成の、二重反転式の双回転翼としての2つの水平回転翼を有してもよい。オートジャイロは、一般に、動力なしの回転翼と推力を供給する別個の動力装置とを有する。航空機は有人または無人(遠隔操縦無人機「RPV」もしくは無人飛行機「UAV」)であってもよい。無人航空機は、例えば、模型ヘリコプターなどの模型飛行機を含む。
したがって、航空機のロータリーシステムは、例えば、飛行機のプロペラまたはジェットエンジン、ヘリコプターの主回転翼、またはオートジャイロの回転翼であってもよい。
図1は、本発明が適用されてもよい、ヘリコプターなどの回転翼航空機100の概略図を示す。回転翼航空機100は、その前方区画111にコックピット120と、その中間区画112に動力装置130とを備える胴体110を備える。動力装置130は、マスト131などの軸体を介してブレード141を備える揚力回転翼140に連結され、揚力回転翼140の回転をもたらすように適合される。胴体110は、その後方区画113では、ひれ151と、ブレード153を備えるとともに反トルクを供給するように適合された尾部回転翼152とをその自由後方端部に備える尾部支材150まで延在する。動力装置130は、回転軸体132を介して尾部回転翼152に連結される。
図2Aは、本発明の一実施形態による、軸体240a内におけるチャンバのいくつかの位置を示す。チャンバ237aは、ロータリーシステム240aのブレード241aの上方で軸体231a内に位置してもよい。その結果、揺変性バランス調整物質(図示なし)は、振動の振幅が最大限に達することがある軸体231aの第1の自由端に向かって働き、結果的に、バランス調整の効果が最大限にされてもよい。あるいは、チャンバ236aは、ロータリーシステム240aのブレード241aと同レベルで軸体231a内に位置してもよい。あるいは、チャンバ235aは、ブレード241aの下方で軸体231a内に位置してもよい。あるいは、チャンバ235aは、動力装置230aの上方で軸体231a内に位置してもよい。あるいは、チャンバ234a;233aは、動力装置230aと同レベルで軸体231a内に位置してもよい。あるいは、チャンバ232aは、動力装置230aの下方で軸体231a内に位置してもよい。あるいは、軸体231aは、多数のチャンバ232a、233a、234a、235a、236a、237aを備えてもよい。
図2Bは、本発明の別の実施形態による、ベッセル内におけるチャンバのいくつかの位置を示す。チャンバ237bは、ロータリーシステム240bのブレード241bの上方で軸体231bに連結されたベッセル内に位置してもよい。その結果、揺変性バランス調整物質(図示なし)は、振動の振幅が最大限に達することがある軸体231bの第1の自由端に向かって働き、結果的に、バランス調整の効果が最大限にされてもよい。あるいは、チャンバ235bが、ブレード241bの下方でベッセル内に位置してもよい。あるいは、チャンバ235bが、動力装置230bの上方でベッセル内に位置してもよい。あるいは、チャンバ234b;233bが、動力装置230aと同レベルでベッセル内に位置してもよい。あるいは、チャンバ232bが、動力装置230aの下方でベッセル内に位置してもよい。あるいは、多数のベッセルが多数のチャンバ232b、233b、234b、235b、237aを備えてもよい。
あるいは、軸体が多数のチャンバを備えてもよく、多数のベッセルが多数のチャンバを備えてもよい。
図3Aは、本発明の好ましい一実施形態について、いくつかの時点「a」、「b」、「c」、「d」、「e」に対する円筒状のチャンバ335aの断面概略図を示し、図3Bは、それに対応する、特定の時点「e」における円筒状のチャンバ335bの図を示す。
図3Aは、いくつかの時点a、b、c、d、eに対する円筒状のチャンバ335aの断面概略図を示す。ロータリーシステム340aは、軸体331aおよびブレード341aを備える。ブレード341aのうち1つは、例えば水捕捉によって生じるヘビースポット342aを含む。チャンバ335aは、ベッセルを通って延在する軸体331aに連結されたベッセル内に載置される。ベッセルは、カップ状の下側部分および蓋状の上側部分として実現されてもよい。上側部分は、ねじなど、多数の締結手段を用いて下側部分に締結されてもよい。締結手段は均等にその間隔が空けられてもよい。ベッセルは閉システムを提供する。
チャンバ335aは、タイヤのヘビースポットが路面に当たると誘発される振動の影響を受けて流動化することを可能にすることによってタイヤのバランス調整をとることができる、1Paから260Paの間の降伏応力値を有する、EP特許出願第0281252号および対応する米国特許第4,867,792号に開示されている揺変性のタイヤバランス調整組成物など、ある量の揺変性バランス調整物質338aで部分的に充填される。あるいは、揺変性バランス調整物質338aは、2Pa超過の降伏応力値を有してもよい。しかし、特に軸体331aが鉛直位置にない場合、より低い降伏応力値により、より低い回転加速度が必要なことがある。
バランス調整物質のレオロジー特性は、どちらも線形粘弾性領域において測定される、その臨界降伏応力(CYS)および弾性率(貯蔵弾性率)(G')、ならびに応力成長測定で決定されるその降伏応力、および周波数掃引によって測定されるその貯蔵弾性率(G')とその損失弾性率(G'')との間の関係である。
貯蔵弾性率(G')は、ゲル形成剤の分子間の強度および結合数である、物質の強度の指標である。
損失弾性率(G'')は、熱の状態のエネルギーを散逸させる物質の能力の指標である。
周波数掃引において測定されるG'とG''との間の関係は、物質の構造特性である。クロスオーバー周波数は、G''がG'よりも大きくなる周波数である。
粘弾性特性として同様に重要なのは、稼働中のバランス調整物質の長期安定性、物質の様々な温度における性能、および物質の化学的不活性である。
バランス調整物質は、バランス調整システムの寿命の間、様々な条件下で、特に約−50℃または−30℃〜+90℃の温度範囲内で機能的であり続けるべきである。
さらに、バランス調整物質は、バランス調整システムおよび環境に対して何ら悪影響を有してはならず、使い捨て可能または再利用可能であるべきである。
より詳細には、揺変性バランス調整物質338aは、2つの成分、すなわち基礎液体およびゲル形成剤を含み、好ましくは、レオロジーに関しては、約100Pa〜約5000Paの間の貯蔵弾性率(G')、約1Hz〜約40Hzのクロスオーバー周波数(G''>G')、および約1Pa超過の臨界降伏応力値を含み、揮発性に関しては、99℃で10時間後に約6重量%未満の蒸発減、および石油製品の流動点に関する標準試験方法ASTM D97による、約−15℃よりも低い基礎液体の流動点を含み、分離安定性に関しては、300000xgおよび25℃で12時間後に約20重量%未満の基礎液体の分離を含み、化学反応性に関しては、金属に対する腐食性がなく、ゴムなどのポリマーに影響しないなど、実質的に不活性であることを含む、最小限の基準を満たす、バランス調整ゲルであってもよい。バランス調整ゲルは、一般的に、約75重量%から約99重量%の間、例えば約85重量%から約97重量%の間、例えば約95重量%の基礎液体と、それに対応して、約1重量%から約25重量%の間、例えば約3重量%から約15重量%の間、例えば約5重量%とのゲル形成剤とを含む。バランス調整ゲルはさらに、好ましくは少量の、腐食防止剤、酸化防止剤、染料、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。
基礎液体は、例えば、ポリプロピレングリコール(PPG)もしくはポリエチレングリコール(PEG)などのポリアルキレングリコール(PAG)、PPGおよびPEGの組み合わせなど、PAGの混合物である組み合わせ、酸化エチレンおよび酸化プロピレンのコポリマー、またはそれらの混合物を含んでもよい。
基礎液体は、次の一般式を有する、オキシプロピレン基のアルコール(ROH)を開始物質とするポリマーを含んでもよい。
RO−[CH(CH3)CH2−O−]mH (1)
式中、Rは、UCON LB Fluidsの商標名でダウ・ケミカル社(www.dow.com)から市販されている、様々な分子量および粘性を有する製品など、1つの末端ヒドロキシル基を有し、水不溶性である、水素またはアルキル基である。
RO−[CH(CH3)CH2−O−]mH (1)
式中、Rは、UCON LB Fluidsの商標名でダウ・ケミカル社(www.dow.com)から市販されている、様々な分子量および粘性を有する製品など、1つの末端ヒドロキシル基を有し、水不溶性である、水素またはアルキル基である。
別の方法として、またはそれに加えて、基礎液体は、アルコール(ROH)を開始物質とする、次の一般式を有する酸化エチレンおよび酸化プロピレンの線状ランダムコポリマーを含んでもよい。
RO−[CH(CH3)CH2−O−]m[CH2−CH2−O−]nH (2)
式中、Rは水素またはアルキル基である。
RO−[CH(CH3)CH2−O−]m[CH2−CH2−O−]nH (2)
式中、Rは水素またはアルキル基である。
別の方法として、またはそれに加えて、基礎液体は、UCON 50−HB Fluidsの商標名でダウ・ケミカル社から市販されている、同重量のオキシエチレン基およびオキシプロピレン基を有し、様々な分子量を有する製品など、好ましくはほぼ同量の、すなわち約50重量%のオキシエチレン基およびオキシプロピレン基を含み、1つの末端ヒドロキシル基を有し、周囲温度、すなわち約40℃未満で水不溶性である、アルコール(ROH)を開始物質とする酸化エチレンおよび酸化プロピレンのランダムコポリマーを含んでもよい。別の方法として、またはそれに加えて、例えば、基礎液体は、UCON 50−HB−5100の商標名でダウ・ケミカル社から市販されている製品など、同重量のオキシエチレン基およびオキシプロピレン基を含み、3930の数平均分子量と、40℃で約1020cStの粘性と、ISO 3448に従って約1000の粘性等級とを有する、ブタノールを開始物質とする酸化エチレンおよび酸化プロピレンのランダムコポリマーを含んでもよい。
別の方法として、またはそれに加えて、基礎液体は、UCON 75−H Fluidsの商標名でダウ・ケミカル社から市販されている、様々な分子量および粘性を有する製品など、約75重量%のオキシエチレン基およびそれに対応して約25重量%のオキシプロピレン基を含み、2つの末端ヒドロキシル基(R=H)を有し、約75℃未満の温度で水不溶性である、ジオールを開始物質とする酸化エチレンおよび酸化プロピレンのランダムコポリマーを含んでもよい。別の方法として、またはそれに加えて、例えば、基礎液体は、UCON 75−H−9500の商標名でダウ・ケミカル社から市販されている製品など、75重量%のオキシエチレン基および25重量%のオキシプロピレン基を含み、6950の数平均分子量と、40℃で約1800cStの粘性とを有する、ジオールを開始物質とする酸化エチレンおよび酸化プロピレンのランダムコポリマーを含んでもよい。
別の方法として、またはそれに加えて、基礎液体は、SYNALOX 40の商標名でダウ・ケミカル社から市販されている、様々な分子量および粘性を有する製品など、好ましくは約40重量%のオキシエチレン基およびそれに対応して約60重量%のオキシプロピレン基を含み、水不溶性である、アルコール(ROH)を開始物質とする酸化エチレンおよび酸化プロピレンのランダムコポリマーを含んでもよい。別の方法として、またはそれに加えて、例えば、基礎液体は、SYNALOX 40−D700の商標名でダウ・ケミカル社から市販されている製品など、40重量%のオキシエチレン基および60重量%のオキシプロピレン基を含み、5300の数平均分子量と、40℃で1050cStの粘性と、ISO 3448に従って約1000の粘性等級とを有する、アルコールを開始物質とする酸化エチレンおよび酸化プロピレンのランダムコポリマーを含んでもよい。
別の方法として、またはそれに加えて、基礎液体は、SYNALOX 50−D700の商標名でダウ・ケミカル社から市販されている製品など、約50重量%のオキシエチレンおよびそれに対応して約50重量%のオキシプロピレン基を含み、40℃で950〜1160cSt(もしくはmm2/s)(ASTM D45)の動粘性を有する、ジオールを開始物質とする酸化エチレンおよび酸化プロピレンのランダムコポリマーを含んでもよい。
ゲル形成剤は、Aerosil A300の商標名でエボニック・インダストリーズ(www.evonik.com)から市販されている製品など、好ましくは約50m2/g〜約400m2/gのBET(ブルナウアー−エメット−テラー)表面を有するヒュームドシリカ、例えば疎水性シリカまたは親水性シリカ、例えば300m2/gのBET表面を有する親水性ヒュームドシリカを含んでもよい。
油に対するゲル形成剤のゲル化効果は、ヒドロキシ基を介する、またはゲル形成剤のセグメント分子間のファンデルワールス引力を介する水素結合によって、ゲル形成剤の分子のネットワークが形成されることによって達成される。これらの結合の数および強度によって、ゲル強度、およびゲルが荷重を支持する能力(臨界降伏応力)が決まる。
揺変性バランス調整物質338aは、次のものを含むバランス調整ゲル組成物を含むバランス調整ゲルであってもよい。
1)一般式(I)または一般式(II)の1つもしくは複数のエチレン/プロピレングリコールコポリマーエーテル、またはそれらの混合物を含む、85〜97重量%のグリコールエーテル成分。
R−O{[CH(CH3)CH2−O−]m[CH2−CH2−O−]n}H (I)
R1−(O−{[CH(CH3)CH2−O−]m[CH2−CH2−O−]n}H)2 (II)
式中、Rは水素、または2〜8個の炭素原子のアルキル基、R1は、2つの置換基を同じ炭素原子上に持たない2〜8個の炭素原子のアルキレン部分、mは、エチレン/プロピレングリコールコポリマー部分(1つまたは複数)中のプロピレングリコールのモル百分率、nは、エチレン/プロピレングリコールコポリマー部分(1つまたは複数)中のエチレングリコールのモル百分率であって、比n:mは、35:65〜80:30の範囲であり、各グリコールコポリマー化合物は、2000〜10000の範囲の数平均分子量を有する。
2)3〜15重量%のヒュームドシリカゲル形成剤。前記バランス調整組成物は、粘弾性であり、22℃で1500Pa〜5000Paの間の貯蔵弾性率(G')と、10〜40Hzのクロスオーバー周波数以下で貯蔵弾性率よりも低い損失弾性率(G'')と、2Paを超える臨界降伏応力とを有する。
1)一般式(I)または一般式(II)の1つもしくは複数のエチレン/プロピレングリコールコポリマーエーテル、またはそれらの混合物を含む、85〜97重量%のグリコールエーテル成分。
R−O{[CH(CH3)CH2−O−]m[CH2−CH2−O−]n}H (I)
R1−(O−{[CH(CH3)CH2−O−]m[CH2−CH2−O−]n}H)2 (II)
式中、Rは水素、または2〜8個の炭素原子のアルキル基、R1は、2つの置換基を同じ炭素原子上に持たない2〜8個の炭素原子のアルキレン部分、mは、エチレン/プロピレングリコールコポリマー部分(1つまたは複数)中のプロピレングリコールのモル百分率、nは、エチレン/プロピレングリコールコポリマー部分(1つまたは複数)中のエチレングリコールのモル百分率であって、比n:mは、35:65〜80:30の範囲であり、各グリコールコポリマー化合物は、2000〜10000の範囲の数平均分子量を有する。
2)3〜15重量%のヒュームドシリカゲル形成剤。前記バランス調整組成物は、粘弾性であり、22℃で1500Pa〜5000Paの間の貯蔵弾性率(G')と、10〜40Hzのクロスオーバー周波数以下で貯蔵弾性率よりも低い損失弾性率(G'')と、2Paを超える臨界降伏応力とを有する。
グリコールエーテル成分(1つまたは複数)の数平均分子量は、3000〜10000の範囲であってもよい。比n:mは、35:65〜80:20の範囲、好ましくは40:60〜75:22の範囲、特に40:60〜60:40の範囲、例えば50:50であってもよい。ヒュームドシリカゲル形成剤は、90〜400m2/g、好ましくは200〜300m2/gのBET表面積を有する親水性タイプのヒュームドシリカであってもよく、または、ヒュームドシリカゲル形成剤は、50〜300m2/g、好ましくは250〜350m2/gのBET表面積を有する疎水化タイプのヒュームドシリカであってもよく、またはそのような親水性および疎水化タイプのヒュームドシリカゲル形成剤の混合物であってもよい。グリコールエーテル成分(1つまたは複数)は、ISO3448に従って決定される、500超過、好ましくは800〜1200の範囲の粘性等級を示してもよい。
本発明の組成物は、一般的に、必要に応じて約40℃未満までわずかに加熱しながら、成分を互いに混合することによって作られる。
上述したような基礎液体およびゲル形成剤を使用して、一連の典型的なバランス調整物質を準備し、後述するように模型ヘリコプターを使用して現場試験にて評価した。組成物は表1に示される。
上述したような基礎液体およびゲル形成剤を使用して、一連の典型的なバランス調整物質を準備し、後述するように模型ヘリコプターを使用して現場試験にて評価した。組成物は表1に示される。
最初に、「a」と表示された線によって示されるように、揺変性バランス調整物質338aを平らなレベルまでチャンバ335aに充填する。ロータリーシステム340aがその回転軸360aを中心にして回転するにつれて、揺変性バランス調整物質338aはロータリーシステム340a内で振動によって液化し、「b」〜「d」と表示された線によって示されるように、チャンバ335aの円周方向バランス調整領域339aへと上向きに流れる。揺変性バランス調整物質338aは円周方向バランス調整領域339aに沿って分布し、それによって、線「e」によって示されるように、ヘビースポット342aによって引き起こされる振動が低減される。振動が低減されると、揺変性バランス調整物質338aはその位置を維持してもよい。
円周方向バランス調整領域339aはナノ構造を含んでもよく、前記ナノ構造は、例えば、ナノ粒子を含むワニスなどの材料によって形成されるか、または前記バランス調整に刻印される。
図3Bは、特別の時点「e」における円筒状のチャンバ335bの対応する図である。ロータリーシステム340bは、回転軸360bを有する軸体331bおよびブレード341bを備える。ブレード341bのうち1つは、CofR361bを引き起こすヘビースポット342bを備える。チャンバ335bは、円周方向バランス調整領域339bを含み、ある量の揺変性バランス調整物質338bで部分的に充填されている。揺変性バランス調整物質338bは円周方向バランス調整領域339bに沿って分布しており、それによって、CofR361bは回転軸360aへと移動し、線「e」によって示されるように、ヘビースポット342bによって引き起こされる振動が低減される。図から分かるように、揺変性バランス調整物質338bはヘビースポット342bの反対側に蓄積した。
静的バランス調整およびRTBなど、ロータリーシステム340a;340bの保守管理作業のため、ベッセルもしくは少なくとも揺変性バランス調整物質338a、338bを除去するか、あるいは揺変性バランス調整物質338a、338bの機能を無効にすることが必要な場合がある。
チャンバ335aはさらに、揺変性バランス調整物質338aと接触しており、ロータリーシステム340aのバランス調整に寄与する重り本体(図示なし)を備えてもよい。重り本体は、重り本体の本体サイズによって規定される本体表面および本体重量を有し、それによって、揺変性バランス調整物質338aが振動を受け、撹拌状態に変化すると、重り本体が本体表面と揺変性バランス調整物質338aとの間の付着を克服する。本体サイズによって、揺変性バランス調整物質338aをその中に有するチャンバ335a内における重り本体の可動性が確保される。重り本体はボールであってもよい。本体サイズはボールの直径と一致する。直径は、式(3)による本体表面と式(4)による本体体積との間の比によって決定されてもよい。
A=4πr2 (3)
式中、rはボールの半径であり、表面構造、すなわち粗さ、および付着を説明している。
V=(4/3)πr3 (4)
式中、rはボールの半径であり、本体密度および本体重量を説明している。半径rが増加すると、体積、およびしたがって本体重量は、本体表面よりも早く増加し、チャンバ335a内における重り本体の可動性が増加する。重り本体は、金属、例えばステンレス鋼などの鋼を含んでもよい。
A=4πr2 (3)
式中、rはボールの半径であり、表面構造、すなわち粗さ、および付着を説明している。
V=(4/3)πr3 (4)
式中、rはボールの半径であり、本体密度および本体重量を説明している。半径rが増加すると、体積、およびしたがって本体重量は、本体表面よりも早く増加し、チャンバ335a内における重り本体の可動性が増加する。重り本体は、金属、例えばステンレス鋼などの鋼を含んでもよい。
試験では、模型ヘリコプターの揚力回転翼を本発明の好ましい実施形態に従って修正した。直径38mmおよび高さ40mmのベッセルを、直径10mmおよび長さ194mmの、揚力回転翼の鋼の軸体に連結した。ベッセルは、カップ状の下側部分および蓋状の上側部分として実現した。上側部分は、均等に(90°)間隔が空けられた4つのねじを用いて下側部分に締結した。チャンバは、2Pa超過の降伏応力値を有する28gの揺変性バランス調整物質で充填した。図2Bの235bによって示されるように、チャンバはブレードの下方に配置した。修正していない模型ヘリコプターと比較して、修正を行った模型ヘリコプターは、はるかに少ない振動とはるかに高い安定性で離陸し飛行した。
別の試験では、別の模型ヘリコプターの揚力回転翼を本発明の好ましい実施形態に従って修正した。従来の模型ヘリコプターは、Align(www.align.com.tw)/Robbe(www.robbe.de)ブランドのV−ヘリコプターで、長さが1160mm、高さが410mm、主ブレードの長さが600mm、主回転翼の直径が1350mm、尾部回転翼の直径が240mm、エンジンのピニオン歯車が20T、および飛行重量が約3.20kg(燃料を含まず)のモデルT−Rex 600 Nitro Pro(KX016NPA)である。チャンバを備えるベッセルは、カップ状の下側部分および蓋状の上側部分として実現した。上側部分は中央のねじによって下側部分に締結した。ベッセルが直径60mmおよび高さ20mmの第1の実施形態では、カップ状の下側部分および蓋状の上側部分はアルミニウムから作成した。直径115mmおよび高さ25mmの第2の実施形態では、カップ状の下側部分はポリオキシメチレン(POM、例えばデルリン)から作成し、蓋状の上側部分は透明ポリメチルメタクリレート(PMMA、ポリメチル2−メチルプロペノアート、アクリルガラス、例えばプレキシガラス)から作成した。チャンバは、表1に示されるような組成物番号5による、0g、20g、または30gの揺変性バランス調整物質で充填した。図2Bの237bによって示されるように、ブレードの上方に配置した第1の実施形態または第2の実施形態のベッセルを、揚力回転翼の軸体に取り付けた。
図6は、第2の実施形態のベッセルについて、バランス調整物質を有さない場合と有する場合との、約9.81m/s2である模型ヘリコプターの重力加速度(g)単位での平方自乗平均(RMS)加速度を、1480rpmで秒(s)単位の時間(t)にわたって示す比較図を示す。この図は、パイロットのコックピット内でヘリコプターに取り付けた、Crossbowブランドの加速度センサモジュール(www.xbow.com)、モデルCXL10HF3から得た実験データから得られる。あるいは、センサモジュールは、例えば、ヘリコプターのスキッドサスペンションに取り付けられてもよい。11.0gを包絡する曲線は0.0gのバランス調整物質と一致する。10.5gを包絡する曲線は20.0gのバランス調整物質と一致する。10.0gを包絡する曲線は30.0gのバランス調整物質と一致する。図6から分かるように、20gおよび30gのバランス調整物質の場合、加速度、およびしたがって振動は、0gのバランス調整物質に比べて低減される。
模型のパイロットによる主観的評価のため、約1480rpmで0gのバランス調整物質、約1650rpmで30gのバランス調整物質、約1650rpmで60gのバランス調整物質、および約1650rpmで約80gのバランス調整物質を用いて試験を行った。最悪の事例に対する0から最良の事例に対する8までの格付けでの評価が表2に示される。
修正していない模型ヘリコプターと比較して、バランス調整物質を有する模型ヘリコプターは、主観的評価に反映されているように、はるかに少ない振動とはるかに高い安定性で離陸し飛行した。
図4A〜Cは、軸体内のチャンバのいくつかの実施形態の断面概略図を示す。
図4Aは、回転軸460aを有する軸体431aを示す。軸体431aは、円周方向バランス調整領域439aを備えたチャンバ433aを備える。チャンバ433aは、円周方向バランス調整領域439a上に分配されたある量の揺変性バランス調整物質438aで部分的に充填される。
図4Bは、回転軸460bを有する軸体431bを示す。軸体431bは、円周方向バランス調整領域439bを備えた円筒状のチャンバ433bを備える。チャンバ433bの直径は軸体431b全体の直径よりも大きい。チャンバ433bは、円周方向バランス調整領域439b上に分配されたある量の揺変性バランス調整物質438bで部分的に充填される。
図4Cは、回転軸460cを有する軸体431cを示す。軸体431cは、円周方向バランス調整領域439cを備えたチャンバ433cを備える。チャンバ433cの直径は軸体431c全体の直径よりも大きい。チャンバ433cは、ある量の揺変性バランス調整物質438cで部分的に充填される。
図5A〜Cは、ベッセル内のチャンバのいくつかの実施形態の断面概略図を示す。
図5Aは、回転軸560aを有する軸体531aを示す。チャンバ535aを備えるベッセルは、ディスク570aまたはスポーク570aを介して軸体531aに連結される。ベッセルは、ベッセルの上縁部と下縁部との間の中央位置にあるディスク570aまたはスポーク570aに接続される。あるいは、ベッセルは、上縁部と下縁部との間の別の位置でディスク570aまたはスポーク570aに接続されてもよい。2つ以上のスポーク570aはお互いに均等にその間隔が空けられてもよい。チャンバ535aは、円周方向バランス調整領域539aおよび長方形の断面を有する。チャンバ535aは、円周方向バランス調整領域539a上に分配されたある量の揺変性バランス調整物質538aで部分的に充填される。
図5Bは、回転軸560bを有する軸体531bを示す。チャンバ535bを備えるベッセルは、ディスク570bまたはスポーク570bを介して軸体531bに連結される。ベッセルは、ベッセルの上縁部と下縁部との間の中央位置にあるディスク570bまたはスポーク570bに接続される。あるいは、ベッセルは、上縁部と下縁部との間の別の位置でディスク570bまたはスポーク570bに接続されてもよい。2つ以上のスポーク570bはお互いに均等にその間隔が空けられてもよい。チャンバ535bは、円周方向バランス調整領域539bおよび半円形の断面を有する。あるいは、断面は鐘形であってもよい。チャンバ535bは、円周方向バランス調整領域539b上に分配されたある量の揺変性バランス調整物質538bで部分的に充填される。
図5Cは、回転軸560cを有する軸体531cを示す。チャンバ535cを備えるベッセルは、ディスク570cまたはスポーク570cを介して軸体531cに連結される。ベッセルは、ベッセルの上縁部と下縁部との間の中央位置にあるディスク570cまたはスポーク570cに接続される。あるいは、ベッセルは、上縁部と下縁部との間の別の位置でディスク570cまたはスポーク570cに接続されてもよい。2つ以上のスポーク570cはお互いに均等にその間隔が空けられてもよい。チャンバ535cは、円周方向バランス調整領域539cおよび円形の断面を有する。チャンバ535cは、円周方向バランス調整領域539c上に分配されたある量の揺変性バランス調整物質538cで部分的に充填される。
本発明の実施形態は、方法の実施が可能な、対応する装置を含む。
本発明の実施形態は、場合によっては多数のデバイスにわたって方法を実施することができる対応するシステムを含む。
特定の実施形態を本明細書に例証し記載してきたが、同じ目的を達成するように計算されたあらゆる構成が、示される特定の実施形態と置き換えられてもよいことが、当業者には理解されるであろう。上述の記載は例証目的のものであって、限定目的ではないことを理解されたい。本願は本発明のあらゆる適合または変形を包含するものとする。上述の記載を読み、理解することにより、上述の実施形態および他の多くの実施形態の組み合わせが当業者には明白になるであろう。本発明の範囲は、上述の構造および方法が使用されてもよい、他のあらゆる実施形態および応用例を含む。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲、ならびにかかる特許請求の範囲が権利をもつ等価物の範囲全体によって決定されるべきである。
Claims (15)
- 航空機(100)、例えば飛行機またはヘリコプターなどの回転翼航空機の、ロータリーシステム(140;240a;240b;340a;340b)における振動を低減する方法であって、
前記ロータリーシステム(140;240a;240b;340a;340b)のバランス調整をとることを含み、
前記ロータリーシステム(140;240a;240b;340a;340b)の560cの軸体(131;231a;231b;331a;331b;431a;431b;431c;531a;531b;531c)の軸線(260a;260b;360a;360b;460a;460b;460c;560a;560b;560c)上に支点を有するとともに、ある量の揺変性バランス調整物質(338a;338b;438a;438b;438c;538a;538b;538c)で部分的に充填された、略円形のチャンバ(232a、233a、234b、235a、236a、237a;232b、233b、234b、235b、237b;335a;335b;433a;433b;433c;535a;535b;535c)を提供することを特徴とする方法。 - 前記チャンバ(233a、234b、235a、236a、237a;335a;335b;433a;433b;433c)が円筒状であるか、または、
前記チャンバ(232b、233b、234b、235b、237b;535a;535b;535c)が環状であり、前記チャンバ(232b、233b、234b、235b、237b;535a;535b;535c)が好ましくは長方形(535a)、半円形(535b)、鐘形(535b)、または円形(535c)の断面を有する請求項1に記載の方法。 - 前記チャンバ(237a;237b)が前記ロータリーシステム(140;240a;240b)のブレード(241a;241b)の上方に位置するか、または、
前記チャンバ(235a;235b)が前記ブレード(241a;241b)の下方に位置するか、または、
前記チャンバ(235a;235b)が前記航空機(100)の動力装置(230a;230b)の上方に位置するか、または、
前記チャンバ(232a;232b)が前記動力装置(230a;230b)の下方に位置する請求項1または2に記載の方法。 - 前記チャンバ(233a、234b、235a、236a、237a;232b、233b、234b、235b、237b;335a;335b;433a;433b;433c;535a;535b;535c)が、ナノ構造を有する円周方向バランス調整領域(339a;339b;439a;439b;439c;539a;539b;539c)を備え、前記ナノ構造が、例えば、ナノ粒子を含むワニスなどの材料によって形成されるか、または前記バランス調整領域(339a;339b;439a;439b;439c;539a;539b;539c)に刻印される請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記軸体(131;231a;231b;331a;331b;431a;431b;431c;531a;531b;531c)が、金属、例えば鋼もしくはアルミニウム、または複合材料、例えばガラス繊維強化材料もしくは炭素繊維強化材料、または合成材料、例えばプラスチックもしくはプレキシガラスを含む、請求項1から4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記チャンバ(232a、233a、234b、235a、236a、237a;433a;433b;433c)が前記軸体(131;231a;431a;431b;431c)内に載置され、前記軸体(131;231a;431a;431b;431c)が好ましくは前記ロータリーシステム(140;240a)の元の軸体に置き換えられた請求項1から5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記チャンバ(232a、233a、234a、235a、236a、237a;433a;433b;433c)が、好ましくは前記軸体(131;231a;431a;431b;431c)にほぼ沿って延在する請求項6に記載の方法。
- 前記チャンバ(232b、233b、234b、235b、237b;335a;335b;535a;535b;535c)が、前記軸体(131;231a;331a;331b;531a;531c;531c)に連結されたベッセル内に載置され、前記ベッセルが好ましくは前記ロータリーシステム(140;240b;340a;340b)を補完する請求項1から5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ベッセルが、約0.1mから約10mの間、例えば約0.2mから約1.5mの間、好ましくは約0.5mから約1mの間、例えば約0.75mの直径を有する請求項8に記載の方法。
- 前記ベッセルが、金属、例えば鋼もしくはアルミニウム、または複合材料、例えばガラス繊維強化材料もしくは炭素繊維強化材料、または合成材料、例えばプラスチックもしくはプレキシガラスを含む請求項8または9に記載の方法。
- 前記ベッセルが、前記ブレード(141)、ディスク(570a;570b;570c)、またはスポーク(570a;570b;570c)を介して前記軸体(131;231a;331a;331b)に連結され、前記スポーク(570a;570b;570c)が好ましくはお互いに均等にその間隔が空けられた、請求項8から10のいずれか1項に記載の方法。
- 前記揺変性バランス調整物質(338a;338b;438a;438b;438c;538a;538b;538c)が、約1Paから約400Paの間、例えば約2Paから約260Paの間、例えば約30Paの降伏応力値を有する請求項1から11のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ある量の前記揺変性バランス調整物質(338a;338b;438a;438b;438c;538a;538b;538c)が、約0.01kgから約20kgの間、例えば約0.1kgから約2kgの間、好ましくは約0.2kgから約1kgの間、例えば約0.5kgであるか、または、
前記チャンバ(232a、233a、234b、235a、236a、237a;232b、233b、234b、235b、237b;335a;335b;433a;433b;433c;535a;535b;535c)が、前記ある量の前記揺変性バランス調整物質(338a;338b;438a;438b;438c;538a;538b;538c)で、約1%から約90%の間、例えば約10%から約80%の間、好ましくは約25%から約75%の間、例えば約50%充填されるか、または、
それら両方である請求項1から12のいずれか1項に記載の方法。 - 請求項1から13のいずれか1項に記載の方法による、航空機(100)のロータリーシステム(140;240a;240b;340a;340b)における振動を低減する装置。
- 請求項1から13のいずれか1項に記載の方法による、航空機(100)のロータリーシステム(140;240a;240b;340a;340b)における振動を低減するシステム。
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