NO148144B - Helikopterrotor. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en helikopterrotor

som omfatter

a) et nav som er dreibart om en rotasjonsakse og som har minst én navarm som rager radialt utad fra navet for rotasjon

med dette og som er utformet med en innvendig, sylindrisk og stort sett radial kanal,

b) et bladelement som rager stort sett radialt utad fra

navet og som innbefatter en spindel som fra den radiale inner-

ende rager inn i navarmkanalen,

c) et elastomerlagersystem som forbinder spindelen med navarmen slik at bladet opplagres i navarmen og slik at sentrifugalkraften fra bladet som oppstår grunnet rotorens rotasjonsbevegelse, vil påføre en trykkbelastning på elastomerlagersystemet som omfatter et sylindrisk elastomerlager som er forbundet med spindelens radiale innerende, og et sfærisk elastomerlager med et statisk toppunkt, som er forbundet med navarmens radiale ytterende, og

d) et koplingselement som forbinder det sylindriske med

det sfæriske elastomerlager hvorved lagrene forbinder spindelen

med navarmen slik at elastomerlagrene funksjonerer i rekkefølge.

Tidligere kjente elastomer-rotorsystemer omfatter elastomer-sentreringslagre som er anordnet ved det sfæriske elastomerlagers toppunkt og derved plasserer dette lagers toppunkt så

vel statisk som dynamisk. Disse kjente sentreringslagre er uegnet for anvendelse i et rotorsystem hvor de sylindriske elastomer-stigningslagre er anbrakt og fungerer i rekke med de sfæriske klaff/forsprangs-etterslepslagre av elastomermateriale,

og hvor det er innført en spindel gjennom en åpning i lagrenes midtparti. Disse kjente lagre er beskrevet i US-patentskrift 3.700.352.

Formålet ved den foreliggende oppfinnelse er å frembringe en helikopterrotor med en anordning som bevirker at det sfæriske elastomerlager fastholdes i stilling om sitt statiske toppunkt og fortrinnsvis trykkbelastes når rotoren står stille, men som er ute av berøring med det sfæriske lager når helikopterrotoren er i bevegelse, og som opphever den strekkbelastning som påvirker det sfæriske elastomerlager når bladet ligger an mot et synknings-anslag i statisk stilling, og når bladet foldes eller er foldet og hviler mot antiutslagsanslaget, samt når helikoptret befinner seg på marken med utbredte blader som derved utsettes for vindkrefter som forårsaker en samvirkning mellom bladbelastningene ved disse anslag og det statiske toppunkt for det sfæriske elastomerlager. Anordningen skal også bevirke at det sfæriske elastomerlagers statiske toppunkt fastholdes i stilling når bladet med sine belastninger er tilkoplet dette statiske toppunkt, og når bladet ligger an mot synkningsanslaget i statisk stilling, og når bladet under folding hviler mot antiutslags-anslaget, samt når bladet under bevegelse mens helikoptret befinner seg på marken, ligger an mot et anslag, i tilfelle av skade eller funk-sjonssvikt ved det statiske anslag. Den skal ikke påvirkes av stigningsbevegelse når bladstigningen reguleres på marken og oppta rotorbremsekrefter bare mot det sfæriske klaff/forsprangs-etterhengselastomerlager.

Dette er oppnådd ved hjelp av en anordning for sentrering av elastomerlagersystemet i navarmkanalen og innbefattende en sentreringsring som er forbundet med elastomerlagrenes koplingselement og som omfatter minst to sfæriske flater i ytterperiferien som har sammenfallende toppunkt med det sfæriske elastomerlagers statiske toppunkt, og sentreringsmontasjer som er anbrakt i og forbundet med' navarmkanalen og som innbefatter minst to sfæriske lagerflater som har sammenfallende toppunkt med det sfæriske elastomerlagers statiske toppunkt og som er tilpasset for å ligge an mot sentreringsringens motsvarende sfæriske flate, slik at det sfæriske elastomerlager sentreres om sitt statiske toppunkt når rotoren står stille.

Det er et viktig trekk ved oppfinnelsen at sentreringsanordningen kan justeres nøyaktig utenfor rotornavet, for derved å redusere defleksjonen av posisjonen for det sfæriske lagers statiske toppunkt, uten hensyn til unøyaktigheter eller toleranser i posisjonen for toppunktet, navlageret eller synkningsanslaget, og at det også kan kompenseres for slitasje og nedbøyning av elastomerlageret.

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet i det etterfølgende i forbindelse med de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser et delsnitt av en helikopterrotor hvor bladet er forbundet med navet gjennom elastomerlagre, og hvor det er anordnet en elastomerlager-sentreringsanordning. Fig. 2 viser et snitt av en justerbar sentreringssokkel.

Fig. 3 viser et snitt etter linjen 3-3 i fig. 2.

Fig. 4 viser et snitt etter linjen 4-4 i fig. 2.

Fig. 5 viser et snitt etter linjen 5-5 i fig. 4.

Fig. 6 viser et snitt etter linjen 6-6 i fig. 4.

Det er i fig. 1 vist en helikopterrotor 10 som er dreibart opplagret om en rotasjonsakse 12 og som drives av en drivaksel 14. Hvert rotorblad er opplagret i en navarm 16 som rager stort sett radialt utad fra rotornavet.og er forbundet med dette på konvensjonell måte. Rotornavet innbefatter en innvendig generelt sylinderformet kanal 18. Den radiale innerende av hvert blad 19 er forbundet med en spindel 20 som rager inn i kanalen 18

i navarmen 16 og er koplet til navarmen ved hjelp av et elastomerlagersystem 22, slik at hvert blad er forbundet med navarmen 16 og følgelig med rotoren 10 gjennom dette elastomerlagersystem 22. Elastomerlagersystemet 22 omfatter et sylinderformet stig-ningslager 24 og et sfærisk klaff/forsprangs-etterslepslager 26. Lagrene 24 og 26 er fremstilt av vekselvis anordnete lag av elastomer og stivt materiale. Lagrene 24 og 26 er forbundet med hverandre ved hjelp av en koplingsring 28, mens den radiale innerende av spindelen 20 er forbundet med det sylindriske elastomerlagers 24 radiale innerende ved hjelp av en spindel-mutter 30 som befinner seg i gjengeinngrep med innerenden av spindelen 20 og som i sin tur er forbundet med en stigningslager-bane 32 ved hjelp av vanlige festebolter 34. Ytterenden av det sfæriske klaff/forsprangs-etterslepslager 26 er tilkoplet en endeplate 35 som igjen er forbundet på konvensjonell måte med den radiale ytterende av navarmen 16. Bladet er derved opplagret i navarmen 16 ved hjelp av elastomerlagersystemet 22 på slik måte, at det sylindriske elastomerlager 24 opptar stigningsforandringsbevegelse mellom bladet og navarmen, mens det sfæriske elastomerlager 26 opptar klaff- og forsprangs-etterslepsbevegelse mellom bladet og navarmen. Det sfæriske lager 26 er tilpasset for å plasseres konsentrisk om det statiske toppunkt eller svingepunkt 36 når rotoren 10 er ute av drift, og om det dynamiske toppunkt eller svingepunkt 38 når rotoren er i bevegelse og sentrifugalkreftene, som overføres til elastomerlagrene av det roterende blad 19, samtidig bevirker komprimering av elastomerlageret, slik at det sfæriske lagers toppunkt forskyves fra det statiske toppunkt 36 til det dynamiske toppunkt 38. Elastomerlagersystemet 22 kan være av den type som er utførligere beskrevet i US-patentskrifter 3.759.631 og 3.764.230.

Som det videre fremgår av fig. 1, er en antiutslags-knast 40 for bladet fastgjort til lagerendeplaten 35, for å samvirke med et svingbart antiutslags-element 42 til begrensning av graden av bladutslag under bevegelse, og denne antiutslags-mekanisme er i fig. 1 vist i begrensningsstillingen. På vanlig måte svinges elementet 42 ut av flukt med knasten 40 under rotorens 10 bevegelse, for å muliggjøre større bladutslag. Bladspindelen 20 er på liknende måte utstyrt med en synknings-stoppring 44

som, i samvirkning med et svingbart synknings-stoppelement 46, begrenser bladsynkningen når rotoren står stille. Som vist i fig. 1, svinges synknings-stoppelementet 46 under sentrifugal-kraftpåvirkning, for å muliggjøre en større grad av synkning når rotoren 10 er i bevegelse. Konstruksjon og virkemåte av antiutslags-mekanismen 40-42 og synknings-stoppmekanismen 44-46 er utførligere omtalt i US-patentskrift 3.853.426 og US-patent-søknad 919.357, med tittel "Elastomeric Helicopter Load Reaction System".

Det fremgår av fig. 1, at når bladet hviler mot synknings-stoppelementet 46, vil bladet med sine belastninger som er opplagret om det statiske toppunkt 36, tilstrebe forskyvning i opp-adgående retning av dette punkt, hvorved de øvre elastomerlag i lageret 26 påføres trykkspenning og de nedre elastomerlag i lageret påføres strekkspenning. Når antiutslags-mekanismen er i funksjon grunnet vindkrefter eller foldet bladstilling, vil det statiske toppunkt 36 vise tendens til forskyvning i nedad-gående retning, hvorved de øvre elastomerlag i lageret 26 på-føres strekkspenning og de nedre lag påføres trykkspenning. Elastomerlagre er ikke bestandig overfor strekkrefter, og det

er viktig at det treffes forholdsregler for å unngå strekkbelastning på lagrene.

For å hindre at det sfæriske elastomerlager 26 påføres strekkbelastning av en eller annen grunn, også som følge av opplagringen av det belastede blad om synknings-stopperen og antiutslags-mekanismen som tidligere beskrevet, er det anordnet en lagersentreringsanordning 50. Denne anordning 50 innbefatter en sentreringsring 52 som ved konvensjonelle bolter 54 er fastgjort til lagerkoplingsringen 28, slik at ringens sfæriske ytterflater 56 og 58 har sammenfallende toppunkt med det statiske toppunkt 36 for elastomerlageret 26. Sentreringsringens 52 sfæriske flater 56 og 58 er anordnet med slik perifer avstand,

at de befinner seg i flukt med motsvarende, sfæriske flater 64

og 66 på øvre og nedre sentreringsmontasjer 60 og 62. Sentreringsmontasjene 60 og 62 har noe forskjellig innerflateform, som det fremgår av fig. 1, fordi navarmaksen 85 danner en vinkel med bladaksen 19 når bladet hviler mot synkningsstopperen 46 eller mot antiutslags-mekanismen 40.

Lagersentreringsanordningen 50 er tydeligere vist i fig. 2-6. Som det fremgår av fig. 1, er sentreringsmontasjene 60 og 62 plassert på diametralt motsatte sider av navarmen 16, og idet begge montasjer er identiske er bare den nedre sentreringsmon-tas je 62 beskrevet detaljert. Montasjen 62 innbefatter et mon-teringselement 68 med sylinderflater 70 som ligger an mot og kan beveges glidende langs den innvendige kanal 18 i navarmen 16, og et parti 72 som danner en sfærisk flate 66 som har samme størrelse som den sfæriske flate 58 på sentreringsanordningen 50 og som, ved å bringes i anlegg mot flaten 58, har sammenfallende toppunkt med det sfæriske elastomerlagers 26 statiske toppunkt 36. En sylinderformet plugg 74 som rager gjennom en sylindrisk åpning 76 i den sfæriske navarms 16 sidevegg, er utstyrt med radialt atskilte, utadragende knaster 78 og 80 med åpninger 82 og 84 som flukter med lageret og som er anordnet parallelt med navarmaksen 85 som løper parallelt med den innvendige kanal 18. Monteringselementet 68 'er også utstyrt med en radialt utadragende knast 86 som rager gjennom en åpning 88

i pluggen 74. Knasten 86 er utformet med en gjenget åpning 87 som flukter med de utforede åpninger 82 og 84 i pluggknastene 78 og 80, som løper parallelt med navarmaksen 85. En justerskrue

90 som rager gjennom de utforede åpninger 82 og 84, er innskrudd i åpningen 87, slik at dreining av justerskruen 90 resulterer i at monteringselementet 68, og derved dets sfæriske flate 66, beveges langs navarmens 16 innvendige kanal 18, for justering av den sfæriske flates 66 stilling i forhold til stillingen av sentreringsringens 52 sfæriske flate 58. I likhet med monteringselementets 68 ytterflater ved ringformete stasjoner 92 og 94

er den sfæriske flate 66 fortrinnsvis belagt med "Teflon" eller annet antifriksjonsstoff, for å redusere friksjonen. Som det tydeligst fremgår av fig. 3-6, er det på motstående sider av pluggen 74 anbrakt delte spennplateseksjoner 96a og 96b som ligger an mot navarmens 16 ytterflate. Ved hjelp av selektivt dimensjonerte tynnplatebrikker 100 som er anbrakt mellom spenn-plateelementene 96a og 96b og pluggen 74, og etter at justerskruen 90 er innført gjennom de utforede åpninger 82 og 84 og innskrudd i åpningen 87, er monteringselementets 68 sylinder-formete parti innpasset tett, men glidbart mot navarmens 16 innvendige kanal 18. Pluggen 74, spennplateseksjonene 96a og 96b og brikkene 100 forbindes deretter permanent med hverandre ved hjelp av skruer 98.

I forbindelse med bladmonteringsprosessen, og mens bladet er fjernet, dreies justerskruen 90 slik at monteringselementet 68 føres innad i navarmen i den utstrekning som slissåpningen 88 tillater. Spindelen 20 og sentreringsringen 52 forbindes med navarmen 16 gjennom elastomerlagersystemet 22. Spindelaksen og navarmaksen sammenfaller i denne posisjon, og det sfæriske klaff/ forsprangs-etterslepslager 26 er ubelastet eller nøytralt hva angår spenningen i elastomermaterialet. Den øvre og den nedre justerskrue 90 i sentreringsmontasjene 60 og 62 beveges utad,

til en plutselig økning i vridningskraften angir at de sfæriske flater 64 og 66 på monteringselementene 60 og 62 er brakt i anlegg mot de sfæriske flater 56 og 58 på sentreringsringen 52, hvorved det sfæriske lager 26 trykkbelastes og det statiske toppunkt sentreres, slik at det ikke oppstår strekkspenning i det sfæriske klaff/forsprangs-etterslepslager 26 når bladene er montert og det dannes kraftpar enten om synkningsstopperen eller om antiutslags-mekanismen. Under innvirkning av sentrifugalkraften fra bladet vil lagrene 26 og 24 komprimeres, hvorved sentreringsringen 52 og de sfæriske flater 56 og 58 beveges bort fra de sfæriske flater 64 og 66 på sentreringsmontasjene 60 og 62, slik at det ikke oppstår slitasje mellom disse flater når helikopterrotoren er i bevegelse.

Det fremgår således av det ovenstående, at ved anvendelse av sentreringsanordningen i helikopterrotoren ifølge oppfinnelsen vil det sfæriske elastomerlager 26 forankres i stilling om sitt statiske toppunkt eller svingepunkt 36 når rotoren står stille,

og påføres strekkbelastning og beskyttes mot enhver form for strekkbelastning grunnet kraftpåvirkninger som følge av synknings-stopper- eller utslagstopperkontakt eller liknende. Videre vil sentreringsanordningen frigjøres når rotoren 10 er i bevegelse,

for å unngå friksjonsslitasje av de tilknyttede deler. Det fremgår videre, som aller viktigst, at sentreringsanordningen 50

kan justeres fra et sted utenfor rotoren, for å opprette den nødvendige kontakt mellom monteringselementenes sfæriske flater 64 og 66 og sentreringsringens sfæriske flater 56 og 58 og der-

ved kompensere toleranse, feilinnretting eller slitasje av enhver form, og dessuten kan justeres for kompensering av eventuell, suksessiv nedbøying av elastomerlageret 26.

Det fremgår av fig. 1, at når rotoren står stille, vil

enhver stigningsforandringsbevegelse av bladet 19 og spindelen 20 opptas i sin helhet av det sylindriske elastomerlager 24,

uten at sentreringsanordningen 50 påvirkes.

Claims (4)

1. Helikopterrotor (10) omfattende

a) et nav som er dreibart om en rotasjonsakse (12) og som har minst én navarm (16) som rager radialt utad fra navet for rotasjon med dette og som er utformet med en innvendig, sylindrisk og stort sett radial kanal (18), b) et bladelement (19) som rager stort sett radialt utad fra navet og som innbefatter en spindel (20) som fra den radiale innerende rager inn i navarmkanalen, c) et elastomerlagersystem (22) som forbinder spindelen (20) med navarmen (16) slik at bladet (19*) opplagres i navarmen (16) og slik at sentrifugalkraften fra bladet (19) som oppstår grunnet rotorens rotasjonsbevegelse, vil påføre en trykkbelastning på elastomerlagersystemet som omfatter et sylindrisk elastomerlager (24) som er forbundet med spindelens (20) radiale innerende, og et sfærisk elastomerlager (26) med et statisk toppunkt (36), som er forbundet med navarmens (16) radiale ytterende, og d) et koplingselement (28) som forbinder det sylindriske med det sfæriske elastomerlager (25,26) hvorved lagrene forbinder spindelen (20) med navarmen (16) slik at elastomerlagrene funksjonerer i rekkefølge, karakterisert ved en anordning (50) for sentrering av elastomerlagersystemet (22) i navarmkanalen (18) og innbefattende en sentreringsring (52) som er forbundet med elastomerlagrenes koplingselement (28) og som omfatter minst to sfæriske flater (56,58) i ytterperiferien som har sammenfallende toppunkt med det sfæriske elastomerlagers (26) statiske toppunkt (36), og sentreringsmontasjer (60,62) som er anbrakt i og forbundet med navarmkanalen (18) og som innbefatter minst to sfæriske lagerflater (64,66) som har sammenfallende toppunkt med det sfæriske elastomerlagers (26) statiske toppunkt (36) og som er tilpasset for å ligge an mot sentreringsringens (52) motsvarende sfæriske flate (56,58), slik at det sfæriske elastomerlager (26) sentreres om sitt statiske toppunkt (36) når rotoren (10) står stille.

2. Helikopterrotor (10) i samsvar med krav 1, karakterisert ved midler for justerbar plassering av sentreringsmontasjene (60,62) i forhold til sentreringsringen (52) slik at de sfæriske flater (64,66 og 56,58) bringes i anlegg mot hverandre, hvorved det sfæriske elastomerlager (26) forankres i stilling om sitt statiske toppunkt (36) når rotoren (10) står stille, og slik at sentreringsringen (52) føres radialt utad med elastomerlageret (26) og bort fra sentreringsmontasjen (60,62) under innvirkning av sentrifugalkraften som overføres fra bladet (19) til elastomerlageret (26) når rotoren (10) er 'i bevegelse.

3. Helikopterrotor (10) i samsvar med krav 2, karakterisert ved at sentreringsringen (52) er en kon-tinuerlig ring som innbefatter perifert fordelte, sfæriske flater (56,58), og at sentreringsmontasjene (60,62) er slik plassert at deres sfæriske flater (64,66) er perifert fordelt på samme måte rundt navarmkanalen (18) og derved befinner seg i anlegg mot de motsvarende, sfæriske flater (56,58) på sentreringsringen (52).

4. Helikopterrotor (10) i samsvar med krav 3, k a r a k - terisert ved at navarmen (16) innbefatter diametralt motsatt beliggende, sylindriske åpninger (76) som rager gjennom sideveggen, og at sentreringsmontasjen (60,62) ved hver åpning innbefatter en sentreringssokkel (68), som omfatter a) en sylinderformet plugg (74) som rager gjennom navarm-åpningen stort sett i flukt med navarmkanalen (18) og som er utstyrt med utadragende, radialt atskilte knaster (78,80) med innbyrdes fluktende, gjennomgående åpninger (82,84), og med en ytterligere åpning (87) som rager gjennom pluggen (74) mellom de to knaster (78,80), b) en sentreringssokkel (68) med et stort sett sylinderformet parti (70) som er innrettet for å ligge an mot navarmkanalen (18) og for å avgrense en av sentreringsmontasjenes (60, 62) sfæriske flater (64,66), hvor sentreringssokkelen innbefatter en knast (86) som rager utad gjennom navarmens veggåpning og pluggåpningen (76) og som er anbrakt mellom pluggknastene (78,80) og utstyrt med en gjennomgående, gjenget åpning (87) i flukt med pluggknaståpningene (82,84), midler for plassering av pluggen (74) i forhold til navarmen (16) slik at sentreringssokkelens (68) sylinderparti (70) ligger an mot navarmkanalen (18), samt c) en justerskrue (90) som rager gjennom pluggens (74) innbyrdes fluktende åpninger (82,84) og gjennom knasten (86) på sentreringssokkelen (68), for selektiv plassering av sentreringssokkelen (68) og følgelig sentreringssokkelens sylinderflater (70) i forhold til sentreringsringens (52) sylinderflater (56,58), slik at det på det sfæriske elastomerlager (26) utøves en trykkbelastning når rotoren står stille.