JP3860342B2

JP3860342B2 - Helicopter vibration control device

Info

Publication number: JP3860342B2
Application number: JP24151598A
Authority: JP
Inventors: 安忠譚; 優中村
Original assignee: Kawada Industries Inc
Current assignee: Kawada Industries Inc
Priority date: 1998-08-27
Filing date: 1998-08-27
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2018-08-27
Also published as: JP2000072096A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ヘリコプターのローターの回転によって発生する振動を流体の移動によって低減させる、ヘリコプター用制振装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ヘリコプターのローターシステムは一般に、複数枚のローターブレードおよびそれらのローターブレードの基端部をそれらの長手方向軸線周りにピッチ角変更可能に支持するローターヘッドを有し、機体から上方へ突出したローターシャフトの上端部に結合されてエンジンにより回転駆動されるローターと、そのローターの回転中に各ローターブレードのピッチ角を機体に対するそのローターブレードの回転方向位置の変化に応じて連続的に変化させるピッチ制御リンク機構とを具えており、かかるローターシステムは、ローターブレードの遠心力の不釣り合い等によるローターのアンバランスや、ローターブレードの空気力加振による振動その他により、ローターの回転中、ローターにその回転軸線方向および回転軸線と交差する方向の振動を発生させる。
【０００３】
このような振動は、そのままではヘリコプターの乗り心地を損ない、乗員に不快感を与えるので、ヘリコプターには多くの場合、ローターの振動を低減させる制振装置が設けられており、かかる制振装置としては従来、例えば社団法人日本航空技術協会が1993年 5月10日に発行した新航空工学講座５「ヘリコプタ」第２版の第８章「振動および防振装置」に記載されている、ローターブレードの基端部にダンパーマスとなる振り子を上下揺動可能に取り付けたりローターヘッドの上にダンパーマスとなる星型の錘をローターの軸線方向と交差する方向へ移動可能に支持したりしたダイナミックダンパー型の制振装置や、ローターシャフトの下端部を支持および回転駆動するトランスミッションを複数本のビームにより上下動や揺動可能に支持するとともにそれらのビームを振動の節の位置で機体に連結することで機体に伝達される振動を低減させるノーダル・ビーム型の装置が知られており、その他、振動部分をアクチュエータによりその振動方向と逆方向に積極的に振動させて振動を打ち消す能動型制振装置も検討されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の制振装置は、ローターブレードやローターヘッドにダンパーマスとなる振り子や錘を揺動可能あるいは移動可能に支持するダイナミックダンパー型のものでは、それらの振り子や錘を移動可能に支持する機構の保守作業に手間がかかるという問題があるとともに、振動を効果的に低減させるためのそれらの振り子や錘の重量の調整が容易でないという問題があり、そしてノーダル・ビーム型の装置や能動型制振装置では、構造が複雑になって製造に費用が嵩むとともに保守作業に手間がかかり、しかも装置が大型化するので占有スペースが嵩むとともに重量も嵩むという問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
この発明は、ダイナミックダンパー型の制振装置の構成を改良することで上記課題を有利に解決した制振装置を提供することを目的とするものであり、この発明のヘリコプター用制振装置は、ヘリコプターのローターヘッドに一体的に固定されるとともに内部に流体収容室を有する流体容器と、その流体容器の流体収容室内に収容される、その流体収容室の容積よりも少ない量の流体と、を具えるヘリコプター用制振装置であって、前記流体収容室が、前記ローターヘッドの中心軸線に一致する中心軸線を中心とした回転体状をなす内壁面と、前記内壁面の少なくとも周辺部から内方へ突出して前記流体の自励振動を抑制する凸部と、を有し、前記内壁面が少なくともその周辺部に、前記中心軸線から離れるにつれてその中心軸線の延在方向に互いに接近する二つの裁頭円錐状の傾斜面を持っているものである。
【０００６】
かかる制振装置にあっては、ヘリコプターのローターヘッドが回転して、そのローターヘッドに一体的に固定された流体容器が回転すると、その流体容器の流体収容室内の流体が、流体収容室の内壁面との接触によってその内壁面の周方向に付勢されて流体容器と一緒に回転し、その流体に加わる遠心力で、流体収容室の、ローターヘッドの中心軸線に一致する中心軸線を中心とした回転体状をなす内壁面の周辺部に押しつけられる。
【０００７】
しかして、流体が流体容器と一緒に回転している間に、ローターヘッドの中心軸線の実際の回転軸線からの偏心等により流体容器がローターヘッドの中心軸線と交差する方向へ移動すると、技術分野がこれと全く異なるが洗濯機の脱水籠に設けるものとして知られている液体式バランサーにおけるように、流体がその流体容器の移動方向と反対の方向へ流体収容室内で集まる。これにより、流体容器がローターヘッドの中心軸線と交差する方向へ振動すると流体が逆位相で振動してダイナミックダンパーのダンパーマスとして作用するので、ローターヘッドの中心軸線と交差する方向の流体容器の振動が制振され、ひいてはその中心軸線と交差する方向のローターの振動が制振される。
【０００８】
また流体が流体容器と一緒に回転している間に、流体容器がローターヘッドの中心軸線の延在方向へ移動すると、流体が慣性力で、流体収容室の回転体状の内壁面の少なくとも周辺部の、中心軸線から離れるにつれてその中心軸線の延在方向に互いに接近する二つの裁頭円錐状の傾斜面のうちの、その流体容器の移動方向と逆側の裁頭円錐状の傾斜面（例えば流体容器の移動方向が上方の場合は下側の裁頭円錐状の傾斜面）に沿って半径方向内方へ移動し、次いでその流体に加わる遠心力で、流体にその逆側の裁頭円錐状の傾斜面に沿って半径方向外方へ戻ろうとする復元力が生じ、その復元力により流体が上記逆側の裁頭円錐状の傾斜面を押圧し、ひいては流体容器をその移動方向と逆の方向（例えば流体容器の移動方向が上方の場合は下方）へ押圧する。これにより、流体容器がローターヘッドの回転軸線の延在方向へ振動すると流体が逆位相で振動してダイナミックダンパーのダンパーマスとして作用するので、その流体容器の振動が制振され、ひいてはその中心軸線の延在方向のローターの振動が制振される。
【０００９】
従って、この発明の制振装置によれば、ローターの、中心軸線と交差する方向の振動と、中心軸線の延在方向の振動とを共に効果的に制振することができ、しかも、この発明の制振装置によれば、ダンパーマスとして作用する流体を流体容器の流体収容室内に収容して移動可能に支持する構造ゆえ、保守作業を要する機構的な部分が全くないので、保守作業に手間がかかることなしに長期間信頼性を維持し、また振動を効果的に低減させるためのダンパーマスの調整も、流体収容室内に収容する流体の量を増減させたり、その流体の粘度を異ならせたりすることで容易に行うことができる。
【００１０】
そしてこの発明の制振装置によれば、上記のようにダンパーマスとして作用する流体を流体容器の流体収容室内に収容して移動可能に支持するという簡易な構造ゆえ、安価に製造でき、しかも装置がコンパクト化するので、占有スペースや重量増も僅かなもので済ませることができる。
【００１１】
さらに、この発明においては、前記流体収容室が、前記内壁面の少なくとも周辺部から内方へ突出して前記流体の自励振動を抑制する凸部を有しており、かかる凸部によれば、流体を、流体収容室の内壁面の周方向に効果的に付勢し得るので、流体容器の回転速度が急に変化しても流体を確実に流体容器と供回りさせることができ、しかも、流体容器がローターヘッドの中心軸線と交差する方向へ移動した際にはその流体容器の移動方向と反対の方向へ流体が凸部を避けながら集まり、そして流体容器がローターヘッドの中心軸線の延在方向へ移動した際にはその流体容器の移動方向と反対の方向へ流体が凸部を避けながら集まるので、流体の自励振動を抑制し得て、当該装置の制振作用をより効果的なものとすることができる。
【００１２】
なお、この発明においては、前記凸部は、一つまたは複数の貫通孔を持つ隔壁であっても良く、かかる隔壁によれば、上述した凸部の作用をより確実に生ずるので、当該装置の制振作用をより効果的なものとすることができる。
【００１３】
また、この発明においては、前記流体は、粘度が水よりも大きい非揮発性の液体、好ましくはシリコンオイルであっても良く、かかる液体、好ましくはシリコンオイルを用いれば、常温において非揮発性で粘度が水よりも大きいゆえ、流体に水を用いる場合と比較して制振作用をより安定して確実に得ることができる。但し、この発明における流体はこれに限定されるものでなく、ダンパーマスとなり得る程度の質量を持つものであれば、例えば粒状物の集合体でも良い。
【００１４】
さらにこの発明においては、前記流体容器は、例えば前記ローターヘッドの内部に収容されて設けられたものでも良いが、前記ローターヘッドと別体に形成された、上面が凸形状の円盤状の外形をなすものであっても良く、かかる流体容器を用いれば、ローターヘッドと別体に形成されているゆえ、既存のヘリコプターのローターヘッドにも容易に設置し得て汎用性を高めることができ、しかも外形が上面が凸形状の円盤状ゆえ、その流体容器自体を容易にバランス良く製造することができるとともに、ローターヘッド上で、ヘリコプターの飛行中における気流の整流効果をもたらすことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１は、この発明のヘリコプター用制振装置の一実施例を一部切り欠いてヘリコプターのローターとともに静止状態で示す斜視図、また図２（ａ）および（ｂ）は、その実施例の制振装置をヘリコプターに搭載した状態で示す平面図および側面図であり、図中符合１はヘリコプターの機体、２はそのヘリコプターの機体１から上方へ突出したローターシャフト、３はそのローターシャフト２の上端部に結合されて図示しないエンジンにより回転駆動されるローター、そして４は上記実施例の制振装置をそれぞれ示し、ローター３は、図示例では三枚のローターブレード3aおよび、それらのローターブレード3aの基端部をそれらのローターブレード3aの長手方向軸線周りにピッチ角変更可能に支持するローターヘッド3bを有している。
【００１６】
この実施例の制振装置４は、図１に示すように、概略球面状に突出した上面を有するとともに内部に流体収容室５を有する概略円盤状の流体容器６と、その流体容器６の内部の流体収容室５内に収容される、その流体収容室５の容積よりも少ない量の、流体としてのシリコンオイル７とを具えるものであり、ここにおける流体容器６は、図２に示すように、ローターヘッド3bと別体に形成されてローターヘッド3b上に配置されて、図示しない通常の固定部材によりそのローターヘッド3bに一体的に固定されている。なお、かかる流体容器６は、例えば軽合金材料の切削加工あるいは鋳造成形等によって形成することができ、その流体容器６には、図示しないが、その上面の中央部等の適当な位置に、シリコンオイル７を流体収容室５内に注入するための注入口と、その注入口を液密に閉止する着脱自在な蓋と、その蓋に設けられて流体収容室５内の気圧を適当な圧力に保つ調圧弁とが設けられている。
【００１７】
流体容器６の内部の流体収容室５は、図１に示すように、ローターシャフト２とローターヘッド3bとの中心軸線Ｃに一致する中心軸線（ここでは便宜上それと同一符合Ｃで示す）を中心とした回転体状をなす内壁面８を有しており、内壁面８はその周辺部に、上記中心軸線Ｃから離れるにつれてその中心軸線Ｃの延在方向に互いに接近する二つの概略裁頭円錐状の傾斜面8a, 8bを持っていて、それらの傾斜面8a, 8bは外周の位置で、中心軸線Ｃを含む平面で切った縦断面形状が概略円弧状をなす曲面によって互いに滑らかに繋がれている。また、流体収容室５は、上記内壁面８の周辺部および上下端部から内方へ突出して主に上記中心軸線Ｃの延在方向へ延在する、凸部としてのリブ状の隔壁９を、周方向に等間隔に放射状に、図示例では六枚有しており、各隔壁９には、複数の小さな貫通孔9aが形成されている。
【００１８】
図３および図４は、上記実施例の制振装置４の動作原理を示す断面図であり、上記実施例の制振装置４にあっては、ヘリコプターのローターヘッド3bが回転して、そのローターヘッド3bに一体的に固定された流体容器６が回転すると、図３（ａ）および図４（ａ）に示すように、その流体容器６の流体収容室５内のシリコンオイル７が、流体収容室５の内壁面８との接触および、その内壁面８から内方へ突出してその内壁面８の中心軸線Ｃの延在方向へ延在する六枚の隔壁９との当接によってその内壁面８の周方向に付勢されて流体容器６と一緒に回転し、そのシリコンオイル７に加わる遠心力で、流体収容室５の、中心軸線Ｃを中心とした回転体状をなす内壁面８の周辺部に押しつけられる。
【００１９】
しかして、図３（ｂ）に示すように、シリコンオイル７が流体容器６と一緒に回転している間に、ローターヘッド3bの中心軸線Ｃの実際の回転軸線CAからの偏心等により流体容器６が図中矢印Ａで示す如くローターヘッド3bの中心軸線Ｃと交差する方向へ移動すると、洗濯機の脱水籠に設けるものとして知られている液体式バランサーにおけるように、ここではシリコンオイル７がその流体容器６の移動方向Ａと反対の方向へ流体収容室５内で隔壁９をよけながら、すなわち隔壁９を乗り越えたりその貫通孔9aを通過したりしながら集まる。また流体容器６の移動方向が上記と逆方向の場合も同様である。これにより、流体容器６がローターヘッド3bの中心軸線Ｃと交差する方向へ振動するとシリコンオイル７がその振動に対し逆位相で振動してダイナミックダンパーのダンパーマスとして作用するので、ローターヘッド3bの中心軸線Ｃと交差する方向の流体容器６の振動が制振され、ひいては中心軸線Ｃと交差する方向のローター３の振動が制振される。
【００２０】
また、図４（ｂ）に示すように、シリコンオイル７が流体容器６と一緒に回転している間に、流体容器６が図中矢印Ｂで示す如くローターヘッド3bの中心軸線Ｃの延在方向へ移動すると、シリコンオイル７が、流体収容室５の内壁面８の周辺部の二つの傾斜面8a, 8bのうちの、その流体容器６の移動方向と逆側の傾斜面（流体容器の移動方向Ｂが下方であるので上側の傾斜面）8aに沿って隔壁９に接触しつつ半径方向内方へ慣性力で移動し、次いでそのシリコンオイル７に加わる遠心力で、シリコンオイル７に上記逆側の傾斜面8aに沿って半径方向外方へ戻ろうとする復元力が生じ、その復元力が生ずる際にシリコンオイル７が上記逆側の傾斜面8aを押圧し、ひいては流体容器６をその移動方向と逆の方向へ押圧する。また流体容器６の移動方向が上記と逆方向の場合も同様である。ここで、シリコンオイル７の微小体積部分について見ると、その微小体積部分に加わる遠心力F1は、その微小体積部分の質量をｍ、その微小体積部分の中心軸線Ｃからの距離をｒ、中心軸線Ｃ周りのその微小体積部分の角速度をωとすれば、F1＝ｍｒω²であるので、中心軸線Ｃに直交する平面に対する傾斜面8aの角度をθとすると、その微小体積部分の復元力F2は、F2＝ｍｒω²ｃｏｓθとなり、その微小体積部分が傾斜面8aを押圧する押圧力F3は、F3＝ｍｒω²ｓｉｎθとなる。これにより、流体容器６がローターヘッド3bの回転軸線Ｃの延在方向へ振動するとシリコンオイル７がその振動に対し逆位相で振動してダイナミックダンパーのダンパーマスとして作用するので、その流体容器６の振動が制振され、ひいては中心軸線Ｃの延在方向のローター３の振動が制振される。
【００２１】
従って、上記実施例の制振装置４によれば、ローター３の、中心軸線Ｃと交差する方向の振動と、中心軸線Ｃの延在方向の振動とを共に効果的に制振することができ、しかも、上記実施例の制振装置によれば、ダンパーマスとして作用するシリコンオイル７を流体容器６の流体収容室５内に収容して移動可能に支持する構造ゆえ、保守作業を要する機構的な部分が全くないので、保守作業に手間がかかることなしに長期間信頼性を維持し、また振動を効果的に低減させるためのダンパーマスの調整も、流体収容室５内に収容するシリコンオイル７の量を増減させたり、そのシリコンオイル７の粘度を異ならせたりすることで容易に行うことができる。そして上記実施例の制振装置４のダイナミックダンパーとしての制振効果（制振周波数等）は、そのダンパーマスの調整の他、傾斜面8a, 8bの傾斜角を変更したり、傾斜面8a, 8bを滑らかに繋ぐ曲面の縦断面形状における曲率半径を変更したりすることでも調整することができる。
【００２２】
そして上記実施例の制振装置４によれば、上記のようにダンパーマスとして作用するシリコンオイル７を流体容器６の流体収容室５内に収容して移動可能に支持するという簡易な構造ゆえ、安価に製造でき、しかも装置がコンパクト化するので、占有スペースや重量増も僅かなもので済ませることができる。
【００２３】
さらに上記実施例の制振装置４によれば、前記凸部として、複数の貫通孔9aを持つ隔壁９が複数枚設けられているので、シリコンオイル７を流体収容室５の内壁面８の周方向に効果的に付勢して、流体容器６の回転速度が急に変化しても確実にシリコンオイル７を流体容器６と供回りさせることができ、しかも、流体容器６がローターヘッド3bの中心軸線Ｃと交差する方向へ移動した際にはその流体容器６の移動方向と反対の方向へシリコンオイル７が隔壁９の複数の貫通孔9aを通って集まり、そして流体容器６がローターヘッド3bの中心軸線Ｃの延在方向へ移動した際にはその流体容器６の移動方向と反対の方向へ隔壁９に接触しながら集まるので、シリコンオイル７の自励振動を抑制し得て、制振装置の制振作用をより効果的なものとすることができる。
【００２４】
さらに上記実施例の制振装置４によれば、前記流体として、非揮発性で、比重が水よりも大きく、粘度が水よりも大きいシリコンオイル７を用いているので、そのシリコンオイル７が常温において非揮発性で粘度が水よりも大きいゆえ、流体に水を用いる場合と比較して制振作用をより安定して確実に得ることができ、しかも比重が水よりも大きいゆえ、流体に水を用いる場合と比較してより小さな流体容器で制振作用を効果的なものとすることができる。
【００２５】
さらに上記実施例の制振装置４によれば、流体容器６がローターヘッド3bと別体に形成された、上面が凸形状の円盤状の外形をなすものであるので、その流体容器６がローターヘッド3bと別体に形成されているゆえ、既存のヘリコプターのローターヘッドにも容易に設置し得て汎用性を高めることができ、しかもその流体容器６の外形が上面が凸形状の円盤状ゆえ、その流体容器自体を容易にバランス良く製造することができるとともに、ローターヘッド3b上で、ヘリコプターの飛行中における気流の整流効果をもたらすことができる。
【００２６】
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、例えば、前記流体として、ダンパーマスとなり得る程度の質量を持つものであれば例えばシリコンオイル以外の液体や粒状物の集合体を用いても良く、また前記流体容器を、前記ローターヘッド内に収容しても良く、そして前記凸部として、例えば山脈状の突条を流体収容室の中心軸線の延在方向に延在するようにその内壁面に形成したり、丸い山形の突起を流体収容室の内壁面に形成したりしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のヘリコプター用制振装置の一実施例を一部切り欠いてヘリコプターのローターとともに静止状態で示す斜視図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、上記実施例の制振装置をヘリコプターに搭載した状態で示す平面図および側面図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、上記実施例の制振装置の作動を無振動下での回転状態および回転軸線と交差する方向への振動下での回転状態でそれぞれ示す横断面図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、上記実施例の制振装置の作動を無振動下での回転状態および回転軸線の延在方向への振動下での回転状態でそれぞれ示す縦断面図である。
【符号の説明】
１機体
２ローターシャフト
３ローター
3a ローターブレード
3b ローターヘッド
４制振装置
５流体収容室５
６流体容器
７シリコンオイル
８内壁面
8a, 8b 傾斜面
９隔壁
9a 貫通孔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vibration damping device for a helicopter that reduces vibration generated by rotation of a rotor of a helicopter by movement of a fluid.
[0002]
[Prior art]
A rotor system of a helicopter generally has a rotor shaft that has a plurality of rotor blades and a rotor head that supports a base end portion of the rotor blades so that a pitch angle thereof can be changed around a longitudinal axis thereof, and protrudes upward from the fuselage. A rotor coupled to the upper end of the rotor and driven to rotate by the engine, and pitch control for continuously changing the pitch angle of each rotor blade according to the change in the rotational position of the rotor blade with respect to the fuselage during the rotation of the rotor The rotor system is equipped with a link mechanism, and the rotor system rotates while the rotor is rotating due to rotor unbalance due to unbalanced centrifugal force of the rotor blade, vibration due to aerodynamic vibration of the rotor blade, etc. Vibration in the direction of the axis and the direction intersecting the axis of rotation The cause.
[0003]
Such vibrations may damage the comfort of the helicopter as it is and cause discomfort to the occupant.Therefore, the helicopter is often provided with a vibration damping device that reduces the vibration of the rotor. For example, the rotor blade described in Chapter 8 “Vibration and vibration isolation device” of the second edition of the new aeronautical engineering course 5 “Helicopter” issued on May 10, 1993 by the Japan Aeronautical Technology Association A dynamic damper in which a pendulum serving as a damper mass is attached to the base end portion of the rotor so as to be able to swing up and down, and a star-shaped weight serving as a damper mass is supported on the rotor head so as to be movable in a direction crossing the axial direction of the rotor. The vibration control device of the mold and the transmission that supports and rotates the lower end of the rotor shaft are supported by multiple beams so that they can move up and down and swing. In addition, there is known a nodal beam type device that reduces the vibration transmitted to the aircraft by connecting those beams to the aircraft at the position of the vibration node. Active vibration control devices that actively vibrate in the direction to cancel the vibration have been studied.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described conventional vibration damping device is a dynamic damper type that supports a swinging or movable pendulum or weight serving as a damper mass on the rotor blade or the rotor head. There is a problem that it takes time to perform maintenance work of the mechanism to be operated, and there is a problem that it is not easy to adjust the weight of the pendulum and the weight to effectively reduce the vibration, and the nodal beam type device and the active The mold vibration control device has a problem that the structure is complicated, the manufacturing cost is increased, the maintenance work is troublesome, and the size of the device is increased, so that the occupied space is increased and the weight is also increased.
[0005]
[Means for solving the problems and their functions and effects]
An object of the present invention is to provide a vibration damping device that advantageously solves the above problems by improving the configuration of a dynamic damper type vibration damping device. A fluid container that is integrally fixed to the rotor head of the helicopter and has a fluid storage chamber therein; and a fluid that is contained in the fluid storage chamber of the fluid container and is smaller in volume than the fluid storage chamber. A vibration damping device for a helicopter, wherein the fluid storage chamber has an inner wall surface that forms a rotating body centering on a central axis that coincides with a central axis of the rotor head, and an inner wall from at least a peripheral portion of the inner wall surface. projecting towards anda suppressing protrusions self-excited vibration of said fluid, said inner wall of at least its peripheral portion, the extending direction of the central axis with increasing distance from the central axis In which has two truncated cone-shaped inclined surfaces approaching each other.
[0006]
In such a vibration damping device, when the rotor head of the helicopter rotates and the fluid container integrally fixed to the rotor head rotates, the fluid in the fluid storage chamber of the fluid container is moved into the fluid storage chamber. The inner wall surface of the fluid container is urged in the circumferential direction by the contact with the wall surface, rotates together with the fluid container, and the centrifugal force applied to the fluid causes the fluid containing chamber to center around the central axis line that matches the central axis line of the rotor head. It is pressed against the periphery of the inner wall surface forming the rotating body.
[0007]
When the fluid container moves in a direction crossing the central axis of the rotor head due to the eccentricity of the central axis of the rotor head from the actual rotational axis while the fluid rotates with the fluid container, the technical field However, as in a liquid balancer which is known to be provided in a dewatering basket of a washing machine, the fluid is collected in the fluid storage chamber in the direction opposite to the moving direction of the fluid container. As a result, when the fluid container vibrates in the direction intersecting the central axis of the rotor head, the fluid vibrates in the opposite phase and acts as a damper mass of the dynamic damper. Therefore, the vibration of the fluid container in the direction intersecting the central axis of the rotor head Is suppressed, and the vibration of the rotor in the direction intersecting with the central axis is thereby suppressed.
[0008]
Further, when the fluid container moves in the extending direction of the central axis of the rotor head while the fluid rotates together with the fluid container, the fluid is subjected to an inertial force and at least the periphery of the inner wall surface of the rotating body of the fluid storage chamber. parts, of the two truncated cone-shaped inclined surfaces approaching each other in the extending direction of the central axis with increasing distance from the central axis, opposite to the moving direction side of the truncated conical inclined surface of the fluid container ( for example, when the moving direction of the fluid container is upward moved radially inward along the frusto conical inclined surface) of the lower, followed by centrifugal force applied to the fluid, the opposite side to the fluid truncated restoring force of returning radially outwardly is generated along the conical inclined surfaces, the fluid presses the truncated conical inclined surface of the opposite side by the restoring force, its direction of movement and hence fluid container below is a case where the movement direction of the opposite direction (e.g., fluid container is in the upper ) To be pressed. As a result, when the fluid container vibrates in the extending direction of the rotation axis of the rotor head, the fluid vibrates in the opposite phase and acts as a damper mass of the dynamic damper, so that the vibration of the fluid container is damped and eventually the central axis The vibration of the rotor in the extending direction is suppressed.
[0009]
Therefore, according to the vibration damping device of the present invention, both the vibration of the rotor in the direction intersecting the central axis and the vibration in the extending direction of the central axis can be effectively damped. According to the vibration damping device of the present invention, since the fluid acting as the damper mass is accommodated in the fluid storage chamber of the fluid container and is movably supported, there is no mechanical part requiring maintenance work. The damper mass is adjusted to maintain reliability for a long time without incurring any damage and to effectively reduce vibrations. The amount of fluid stored in the fluid storage chamber can be increased or decreased, and the viscosity of the fluid can be varied. Can be easily performed.
[0010]
According to the vibration damping device of the present invention, the fluid that acts as the damper mass as described above is housed in the fluid housing chamber of the fluid container and is movably supported. Because of the downsizing, the occupied space and weight increase can be reduced.
[0011]
Further, in the present invention, the fluid housing chamber has a convex portion to suppress the self-excited vibration of the fluid protruding from at least the peripheral portion of the inner wall surface inwardly, according to the protrusions Since the fluid can be effectively urged in the circumferential direction of the inner wall surface of the fluid storage chamber, even if the rotational speed of the fluid container changes abruptly, the fluid can be reliably fed with the fluid container. When the fluid container moves in a direction crossing the central axis of the rotor head, the fluid gathers in a direction opposite to the moving direction of the fluid container while avoiding the convex portion, and the fluid container extends from the central axis of the rotor head. When moving in the current direction, the fluid gathers in the direction opposite to the direction of movement of the fluid container while avoiding the convex part, so that the self-excited vibration of the fluid can be suppressed, and the vibration control action of the device is more effective. Can be.
[0012]
In the present invention, the convex portion may be a partition wall having one or a plurality of through holes. According to such a partition wall, the above-described operation of the convex portion is more reliably generated. The vibration control action can be made more effective.
[0013]
In the present invention, the fluid may be a non-volatile liquid having a viscosity higher than that of water, preferably silicon oil. If such a liquid, preferably silicon oil, is used, the fluid is non-volatile at room temperature. Since the viscosity is higher than that of water, the vibration damping action can be obtained more stably and reliably as compared with the case where water is used as the fluid. However, the fluid in the present invention is not limited to this, and may be, for example, an aggregate of particulates as long as it has a mass that can be a damper mass.
[0014]
Furthermore, in the present invention, the fluid container may be provided, for example, accommodated inside the rotor head, but has a disk-shaped outer shape formed on a separate surface from the rotor head. If such a fluid container is used, it can be easily installed on the rotor head of an existing helicopter because it is formed separately from the rotor head, and the versatility can be improved. Since the outer shape of the disk has a convex upper surface, the fluid container itself can be easily manufactured in a well-balanced manner, and an air flow rectification effect during the flight of the helicopter can be produced on the rotor head.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Here, FIG. 1 is a perspective view showing a helicopter vibration damping device according to an embodiment of the present invention in a partially cut-away state together with a helicopter rotor, and FIGS. It is the top view and side view which show the state which mounted the vibration damping device of the example in the helicopter, in the figure, the symbol 1 is the helicopter fuselage, 2 is the rotor shaft projecting upward from the helicopter fuselage 1, 3 is the rotor shaft 2 is a rotor that is coupled to the upper end of 2 and is driven to rotate by an engine (not shown), and 4 is a vibration damping device of the above-described embodiment. The rotor 3 includes three rotor blades 3a and their rotors in the illustrated example. It has a rotor head 3b that supports the base end portion of the blade 3a so that the pitch angle can be changed around the longitudinal axis of the rotor blade 3a.
[0016]
As shown in FIG. 1, the vibration damping device 4 of this embodiment has a substantially disk-shaped fluid container 6 having a substantially spherical upper surface and a fluid storage chamber 5 therein, and an interior of the fluid container 6. 2 is contained in the fluid storage chamber 5, and the volume of the fluid storage chamber 5 is smaller than the volume of the fluid storage chamber 5, and the fluid container 6 is as shown in FIG. 2. The rotor head 3b is formed separately from the rotor head 3b, is disposed on the rotor head 3b, and is integrally fixed to the rotor head 3b by a normal fixing member (not shown). Such a fluid container 6 can be formed, for example, by cutting or casting of a light alloy material. The fluid container 6 is not shown in the figure, but silicon An inlet for injecting the oil 7 into the fluid storage chamber 5, a detachable lid for closing the inlet in a liquid-tight manner, and an air pressure in the fluid storage chamber 5 provided at the lid to an appropriate pressure A pressure regulating valve is provided.
[0017]
As shown in FIG. 1, the fluid storage chamber 5 inside the fluid container 6 is centered on a central axis line (indicated here by the same reference symbol C for convenience) as the central axis line C of the rotor shaft 2 and the rotor head 3 b. The inner wall surface 8 has the shape of a rotating body, and the inner wall surface 8 has two roughly truncated conical shapes that approach each other in the extending direction of the central axis C as the distance from the central axis C increases. The inclined surfaces 8a and 8b are smoothly connected to each other by curved surfaces in which the longitudinal cross-sectional shape cut by a plane including the central axis C forms a generally arcuate shape at the outer peripheral positions. Yes. The fluid storage chamber 5 has rib-shaped partition walls 9 as protrusions that protrude inward from the peripheral portion and upper and lower end portions of the inner wall surface 8 and mainly extend in the extending direction of the central axis C. In the example shown in the drawing, there are six radials radially in the circumferential direction, and each partition wall 9 is formed with a plurality of small through holes 9a.
[0018]
3 and 4 are cross-sectional views showing the operating principle of the vibration damping device 4 of the above embodiment. In the vibration damping device 4 of the above embodiment, the rotor head 3b of the helicopter rotates and the rotor When the fluid container 6 fixed integrally with the head 3b rotates, as shown in FIGS. 3 (a) and 4 (a), the silicon oil 7 in the fluid storage chamber 5 of the fluid container 6 is stored in the fluid. The inner wall surface by contact with the inner wall surface 8 of the chamber 5 and the contact with the six partition walls 9 projecting inward from the inner wall surface 8 and extending in the extending direction of the central axis C of the inner wall surface 8. The inner wall surface 8 of the fluid storage chamber 5 that forms a rotating body with the central axis C as a center is rotated by the centrifugal force applied to the silicon oil 7 by being biased in the circumferential direction 8 and rotating together with the fluid container 6. Pressed against the periphery.
[0019]
Then, as shown in FIG. 3B, while the silicon oil 7 is rotating together with the fluid container 6, the fluid container is caused by the eccentricity of the central axis C of the rotor head 3b from the actual rotational axis CA. When 6 moves in a direction intersecting with the central axis C of the rotor head 3b as indicated by an arrow A in the figure, as in a liquid balancer known to be provided in a dewatering basket of a washing machine, the silicon oil 7 is here. The fluid container 6 gathers in a direction opposite to the moving direction A of the fluid container 6 while avoiding the partition wall 9 in the fluid storage chamber 5, that is, over the partition wall 9 or passing through the through hole 9a. The same applies when the moving direction of the fluid container 6 is opposite to the above. As a result, when the fluid container 6 vibrates in a direction intersecting the central axis C of the rotor head 3b, the silicon oil 7 vibrates in an opposite phase to the vibration and acts as a damper mass of the dynamic damper, so that the center of the rotor head 3b The vibration of the fluid container 6 in the direction intersecting with the axis C is damped, and the vibration of the rotor 3 in the direction intersecting with the central axis C is damped.
[0020]
Further, as shown in FIG. 4B, while the silicone oil 7 is rotating together with the fluid container 6, the fluid container 6 extends the central axis C of the rotor head 3b as indicated by an arrow B in the figure. When the silicon oil 7 moves in the direction, the two inclined surfaces 8a and 8b around the inner wall surface 8 of the fluid storage chamber 5 are inclined on the opposite side to the moving direction of the fluid container 6 (the fluid container Since the moving direction B is downward, the upper inclined surface) 8a moves inward in the radial direction while contacting the partition wall 9, and then the centrifugal force applied to the silicon oil 7 causes the silicon oil 7 to A restoring force is generated to return outward in the radial direction along the inclined surface 8a on the opposite side. When the restoring force is generated, the silicon oil 7 presses the inclined surface 8a on the opposite side, and the fluid container 6 is Press in the direction opposite to the moving direction. The same applies when the moving direction of the fluid container 6 is opposite to the above. Here, looking at the minute volume portion of the silicon oil 7, the centrifugal force F1 applied to the minute volume portion indicates that the mass of the minute volume portion is m, the distance from the center axis C of the minute volume portion is r, and the center axis. If the angular velocity of the minute volume portion around C is ω, F1 = mrω ^2. Therefore, if the angle of the inclined surface 8a with respect to the plane perpendicular to the central axis C is θ, the restoring force F2 of the minute volume portion is F2 = mrω ² cos θ, and the pressing force F3 at which the minute volume portion presses the inclined surface 8a is F3 = mrω ² sin θ. Accordingly, when the fluid container 6 vibrates in the extending direction of the rotation axis C of the rotor head 3b, the silicon oil 7 vibrates in an opposite phase to the vibration and acts as a damper mass of the dynamic damper. The vibration is suppressed, and consequently the vibration of the rotor 3 in the extending direction of the central axis C is suppressed.
[0021]
Therefore, according to the vibration damping device 4 of the above embodiment, both the vibration of the rotor 3 in the direction intersecting with the central axis C and the vibration in the extending direction of the central axis C can be effectively suppressed. In addition, according to the vibration damping device of the above-described embodiment, the structure in which the silicon oil 7 acting as the damper mass is accommodated in the fluid accommodating chamber 5 of the fluid container 6 and supported so as to be movable can be mechanically required. Silicone oil that is stored in the fluid storage chamber 5 can be maintained for long periods of time without troublesome maintenance work, and the damper mass can be adjusted to effectively reduce vibration. This can be done easily by increasing or decreasing the amount of 7 or by changing the viscosity of the silicone oil 7. The damping effect (damping frequency, etc.) as the dynamic damper of the damping device 4 of the above embodiment is not only the adjustment of the damper mass but also the inclination angle of the inclined surfaces 8a, 8b, It can also be adjusted by changing the radius of curvature in the vertical cross-sectional shape of the curved surface connecting 8b smoothly.
[0022]
And according to the vibration damping device 4 of the above embodiment, the silicon oil 7 acting as the damper mass as described above is housed in the fluid housing chamber 5 of the fluid container 6 and supported so as to be movable. Since it can be manufactured at a low cost and the apparatus is made compact, the occupied space and weight increase can be reduced.
[0023]
Furthermore, according to the vibration damping device 4 of the above-described embodiment, a plurality of partition walls 9 having a plurality of through holes 9a are provided as the convex portions, so that the silicon oil 7 is placed around the inner wall surface 8 of the fluid storage chamber 5. The silicon oil 7 can be reliably rotated with the fluid container 6 even when the rotational speed of the fluid container 6 is suddenly changed by effectively urging the fluid container 6 in the direction. When moved in a direction crossing the central axis C, the silicone oil 7 gathers through the plurality of through holes 9a in the partition wall 9 in the direction opposite to the moving direction of the fluid container 6, and the fluid container 6 is moved to the rotor head 3b. When the center axis C is moved in the direction in which the fluid container 6 extends, the fluid container 6 gathers in contact with the partition wall 9 in a direction opposite to the direction in which the fluid container 6 moves. Make the vibration control of the device more effective Door can be.
[0024]
Furthermore, according to the vibration damping device 4 of the above embodiment, the fluid is the non-volatile silicon oil 7 having a specific gravity greater than that of water and a viscosity higher than that of water. Therefore, the vibration control action can be obtained more stably and reliably than when water is used for the fluid, and the specific gravity is greater than that of water. As compared with the case of using, the damping action can be made effective with a smaller fluid container.
[0025]
Furthermore, according to the vibration damping device 4 of the above embodiment, since the fluid container 6 is formed separately from the rotor head 3b and has a disk-shaped outer shape with a convex upper surface, the fluid container 6 is a rotor. Since it is formed separately from the head 3b, it can be easily installed on the rotor head of an existing helicopter to enhance versatility, and the outer shape of the fluid container 6 is a disk shape with a convex upper surface. The fluid container itself can be easily manufactured in a well-balanced manner, and an air flow rectifying effect during the flight of the helicopter can be produced on the rotor head 3b.
[0026]
Although the present invention has been described above based on the illustrated examples, the present invention is not limited to the above-described examples. An aggregate of granular materials may be used, and the fluid container may be accommodated in the rotor head, and for example, a mountain-shaped protrusion may be extended as a central axis of the fluid accommodation chamber as the convex portion. It may be formed on the inner wall surface so as to extend in the direction, or a round mountain-shaped protrusion may be formed on the inner wall surface of the fluid storage chamber.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a helicopter damping device according to an embodiment of the present invention in a stationary state together with a helicopter rotor with a part cut away.
FIGS. 2A and 2B are a plan view and a side view showing the vibration damping device of the above embodiment mounted on a helicopter, respectively.
FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views showing the operation of the vibration damping device of the above embodiment in a rotating state under no vibration and in a rotating state under vibration in a direction crossing the rotation axis, respectively. FIG.
FIGS. 4A and 4B are longitudinal sectional views showing the operation of the vibration damping device of the above embodiment in a rotating state under no vibration and in a rotating state under vibration in the extending direction of the rotation axis, respectively. FIG.
[Explanation of symbols]
1 Airframe 2 Rotor shaft 3 Rotor
3a Rotor blade
3b Rotor head 4 Damping device 5 Fluid storage chamber 5
6 Fluid container 7 Silicon oil 8 Inner wall surface
8a, 8b Inclined surface 9 Bulkhead
9a Through hole

Claims

A fluid container (6) fixed integrally with the rotor head (3b) of the helicopter and having a fluid storage chamber (5) therein;
An amount of fluid (7) less than the volume of the fluid storage chamber, which is stored in the fluid storage chamber of the fluid container;
A helicopter vibration damping device comprising:
The fluid storage chamber is
An inner wall surface (8) having a rotating body centered on a central axis (C) coinciding with the central axis of the rotor head;
A protrusion (9) that protrudes inward from at least a peripheral portion of the inner wall surface and suppresses self-excited vibration of the fluid, and
Said inner wall surface (8) of at least its peripheral portion, with two frusto conical inclined surfaces approaching each other in the extending direction of the central axis with increasing distance from said central axis (C) (8a, 8b) Yes,
Helicopter vibration control device.

The damping device for a helicopter according to claim 1, wherein the convex portion is a partition wall (9) having one or a plurality of through holes.

The vibration damping device for a helicopter according to claim 1 or 2, wherein the fluid is a non-volatile liquid having a viscosity higher than that of water.

The helicopter vibration damping device according to claim 3, wherein the fluid is silicon oil.

5. The vibration damping device for a helicopter according to claim 1, wherein the fluid container is formed separately from the rotor head and has a disk-shaped outer shape with a convex upper surface.