PL236082B1

PL236082B1 - Device increasing the damping effect of the chassis with spring struts, especially for gyroplanes and other light aircraft structures

Info

Publication number: PL236082B1
Application number: PL403420A
Authority: PL
Inventors: Artur Olszewski; Kamil Antkowiak; Piotr Jans
Original assignee: Olszewski Olgierd A&O Expert
Priority date: 2013-04-03
Filing date: 2013-04-03
Publication date: 2020-11-30
Also published as: PL403420A1

Abstract

Urządzenie charakteryzuje się tym, że koło podwozia (1) zamocowane jest obrotowo na piaście (2), połączonej ze sprężystą golenią (3), trwale utwierdzoną w ramie (11), a do piasty (2) poprzez obrotowy przegub (4), zamocowana jest dźwignia (5), która jest umieszczona suwliwie w tulei ze wspornikiem (6), przy czym w otworze wspornika umieszczona jest oś (7), umożliwiająca obrót tulei (6), z kolei przeciwny koniec dźwigni (5) jest połączony przegubem (8) amortyzatora (9), którego drugi koniec jest połączony przegubem (10) z ramą (11). Drgania koła podwozia są ograniczane poprzez siłę wywołaną tłumieniem amortyzatora, która jest przenoszona za pomocą zastosowanej dźwigni. Urządzenie może być zastosowane we wszelkich konstrukcjach lotniczych, zwłaszcza ultralekkich, zwiększając skuteczność tłumienia podwozia, a charakterystyka tłumienia amortyzatora może być indywidualnie dobrana do określonego statku powietrznego.The device is characterized in that the chassis wheel (1) is rotatably mounted on the hub (2), connected to the spring leg (3), permanently fixed in the frame (11), and to the hub (2) through a rotary joint (4), fixed there is a lever (5), which is slidably placed in the sleeve with the bracket (6), the axle (7) is placed in the hole of the bracket, enabling the sleeve (6) to rotate, while the opposite end of the lever (5) is connected with the joint (8) ) of the shock absorber (9), the other end of which is connected with the joint (10) to the frame (11). Chassis wheel vibrations are limited by the force caused by the damping of the shock absorber, which is transferred by means of the applied lever. The device can be used in all aircraft structures, especially ultra-light ones, increasing the effectiveness of landing gear damping, and the damping characteristics of the shock absorber can be individually selected for a specific aircraft.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Dziedzina technikiTechnical field

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie zwiększające skuteczność tłumienia podwozia, przeznaczone zwłaszcza dla wiatrakowców i innych lekkich konstrukcji lotniczych.The subject of the invention is a device increasing the effectiveness of landing gear damping, intended especially for gyroplanes and other light aircraft structures.

Stan technikiState of the art

Od podwozia statków powietrznych wymaga się możliwie skutecznej amortyzacji drgań generowanych w czasie rozbiegu (podczas startu) oraz przyziemienia i dobiegu (lądowanie). Aktualnie stosuje się wiele zróżnicowanych rozwiązań podwozi, których konstrukcje zależą od wielkości statku powietrznego, jego budowy, funkcji itp. Powszechnie znane jest rozwiązanie wg opisu patentowego GB 2493675A, w którym goleń podwozia jest amortyzowana za pomocą pionowego amortyzatora rurowego. Tego typu konstrukcje stosuje się niemal w każdym samolocie średniej lub dużej wielkości. Posiada ono korzystne charakterystyki tłumienia i duży skok, ale ze względu na duży ciężar i skomplikowaną budowę nie może być stosowane w konstrukcjach samolotów lub wiatrakowców o małej masie (ultralekkich).The landing gear of aircraft is required to absorb vibrations generated during take-off (take-off) and touchdown and roll-out (landing) as effectively as possible. Currently, many different chassis solutions are used, the design of which depends on the size of the aircraft, its structure, function, etc. A well-known solution according to GB 2493675A is known, in which the landing gear legs are cushioned by a vertical tubular damper. This type of design is used in almost every medium or large size aircraft. It has favorable damping characteristics and a large stroke, but due to its high weight and complex structure, it cannot be used in the construction of airplanes or gyroplanes with low weight (ultralight).

Ponadto znana jest konstrukcja podwozia jak z opisu patentowego US 544844, w której koło jest zamocowane na wahaczu ciągnionym, który jest połączony zastrzałowym amortyzatorem umocowanym do ramy. Rozwiązanie to zapewnia dużą skuteczność tłumienia, jednak powoduje wystąpienie znaczących oporów powietrza, oraz wymaga zastosowania zewnętrznych pylonów o dużej masie, mocowanych prostopadle do płaszczyzny symetrii ramy.Moreover, a chassis structure is known as from US 544844, in which the wheel is mounted on a trailing arm which is connected to a strut shock absorber attached to the frame. This solution ensures high damping efficiency, but causes significant air resistance, and requires the use of large external pylons, fixed perpendicular to the symmetry plane of the frame.

Innym znanym rozwiązaniem jest zastosowanie typowego układu wahaczowego znanego z opisu patentowego US 2110563 stosowanego również w motoryzacji. Niestety tego typu konstrukcja powoduje znaczące zwiększenie oporu aerodynamicznego oraz uniemożliwia zamontowanie owiewek.Another known solution is the use of a conventional wishbone system known from US patent 2,110,563, also used in the automotive industry. Unfortunately, this type of design causes a significant increase in aerodynamic drag and prevents the installation of fairings.

Podobne rozwiązanie wielowahaczowe znane jest opisu patentowego US 6978969 B1. Posiada ono znaczny skok i charakteryzuje się dużym tłumieniem, jednak generuje bardzo duży opór aerodynamiczny oraz wymaga zastosowania wielu przegubów, co komplikuje jego budowę oraz zmniejsza niezawodność.A similar multi-link solution is known in US Patent No. 6978969 B1. It has a significant stroke and is characterized by high damping, but generates a very high aerodynamic drag and requires the use of many joints, which complicates its structure and reduces its reliability.

Innym sposobem amortyzacji jest konstrukcja wg opisu patentowego US 587820, w której podwozie jest zamocowane na wahaczach połączonych belką skrętną. Rozwiązanie to posiada zwartą budowę i wywołuje małe opory powietrza, ale wymaga zastosowania oddzielnej ramy nośnej o znacznej masie.Another method of depreciation is the structure according to the patent description US 587820, in which the undercarriage is mounted on rockers connected with a torsion beam. This solution is compact and causes low air resistance, but requires the use of a separate load-bearing frame of considerable mass.

Również znane jest z opisu patentowego US 2011/0139928 mocowanie podwozia z wykorzystaniem elastycznych sprężyn. Wadą takiego rozwiązania jest brak tłumienia oraz niewielkie możliwości skutecznego przenoszenia sił skierowanych poprzecznie do osi sprężyn.Also known from the patent description US 2011/0139928 the fastening of the undercarriage using elastic springs. The disadvantage of this solution is the lack of damping and the low possibilities of effective transmission of forces directed transversely to the axis of the springs.

Ponadto w opisie patentowym PL 162393 przedstawiono rozwiązanie podwozia lekkiego szybowca, w którym przeniesienie sił odbywa się za pomocą specjalnych kompozytowych skorup połączonych z kadłubem i skrzydłami. Rozwiązanie to nie generuje dodatkowego oporu powietrza, jest lekkie, ale nie posiada znaczącego tłumienia oraz może być stosowane jedynie w konstrukcjach z pojedynczym podwoziem głównym i kadłubach skorupowych.Moreover, the patent description PL 162393 presents a design of the landing gear of a light sailplane, in which the transfer of forces takes place by means of special composite shells connected to the fuselage and wings. This solution does not generate additional air resistance, is light, but does not have significant damping and can only be used in structures with a single main landing gear and monocoque hulls.

Powszechnie znane są również systemy podwozia wykorzystujące elastyczne płozy wg zgłoszeń patentowych WO 2013/019213A1 oraz US 2011/0233323A1, jednak ze względu na małe ugięcie robocze i znikome tłumienie nadają się one niemal wyłącznie do zastosowania w śmigłowcach.Landing gear systems using flexible skids are also well known, according to patent applications WO 2013 / 019213A1 and US 2011 / 0233323A1, but due to the small working deflection and negligible damping, they are almost exclusively suitable for use in helicopters.

W lotnictwie ultralekkim najczęściej podwozie główne wykonuje się z wykorzystaniem sprężystej goleni występującej w postaci pręta lub belki zamocowanej wspornikowo jednym końcem do ramy, a drugim do piasty koła.In ultra-light aviation, the main landing gear is most often made with the use of an elastic leg in the form of a bar or beam, cantilevered with one end to the frame and the other to the wheel hub.

Znana z opisu patentowego US 4548371 konstrukcja samolotu ultralekkiego posiada podwozie wykonane z dwóch rurek duraluminiowych, które ulegają sprężystemu ugięciu. Konstrukcja ta jest niezwykle prosta, ale posiada bardzo niewielki skok roboczy i praktycznie nie tłumi drgań.The ultralight aircraft structure known from the patent description US 4,548,371 has a landing gear made of two duralumin tubes, which are subject to elastic deflection. This design is extremely simple, but has a very small working stroke and practically does not dampen vibrations.

Podobne rozwiązanie jest znane z opisu patentowego konstrukcji wiatrakowców US 4653705 oraz US 2013/0037652, US2012/0068006 A1 oraz US 2011/0186687A1. Również znane jest rozwiązanie wg opisu US 2012/0234972A1, w którym kompozytowa, sprężysta goleń podwozia posiada zwiększone tłumienie wewnętrzne. Jest ono jednak bardzo skomplikowane technologicznie i kosztowne oraz charakteryzuje się mniejszym tłumieniem w porównaniu do konstrukcji z zewnętrznym tłumikiem hydraulicznym.A similar solution is known from the patent description of the construction of gyroplanes US 4653705 and US 2013/0037652, US2012 / 0068006 A1 and US 2011 / 0186687A1. Also known is the solution according to US 2012 / 0234972A1, in which the composite, elastic undercarriage leg has an increased internal damping. However, it is technologically very complicated and expensive, and it is characterized by lower damping compared to the structure with an external hydraulic damper.

PL 236 082 B1PL 236 082 B1

Niedogodności tych nie wykazuje urządzenie zwiększające skuteczność tłumienia podwozia według wynalazku.These disadvantages are not demonstrated by the device for increasing the chassis damping efficiency according to the invention.

Istota urządzenia według wynalazku polega na tym, że koło podwozia zamocowane jest obrotowo na piaście, połączonej ze sprężystą golenią, która jest trwale utwierdzona w ramie. Do piasty poprzez obrotowy przegub zamocowana jest dźwignia, która jest umieszczona suwliwie w tulei ze wspornikiem. W otworze wspornika umieszczona jest oś, umożliwiająca obrót tulei. Przeciwny koniec dźwigni jest połączony z przegubem amortyzatora, którego drugi koniec jest połączony przegubem z ramą.The essence of the device according to the invention is that the undercarriage wheel is rotatably mounted on a hub connected to a resilient leg which is permanently fixed in the frame. A lever is attached to the hub through a rotary joint, which is slidably placed in the sleeve with the bracket. There is an axis in the bracket's hole that enables the sleeve to rotate. The opposite end of the lever is connected to the pivot of the shock absorber, the other end of which is articulated to the frame.

Amortyzator może być zamontowany przegubem skierowanym do góry, na dół lub pod określonym kątem do płaszczyzny pionowej, a golenie mogą występować w postaci pojedynczych elementów sprężystych lub ich określonego układu, wykonanych przykładowo z kompozytów, metali lub innych sprężystych tworzyw.The damper may be mounted with a hinge pointing upwards, downwards or at a specific angle to a vertical plane, and the legs may be in the form of individual elastic elements or their specific arrangement, made of, for example, composites, metals or other elastic materials.

Z kolei układ dźwigni wraz z amortyzatorem i pozostałymi elementami może występować w postaci wielu urządzeń zamontowanych szeregowo, a dodatkowo dźwignia może posiadać kształt linii prostej, określonego łuku, linii łamanej lub innego kształtu.In turn, the arrangement of the levers together with the shock absorber and other elements may take the form of a number of devices mounted in series, and the lever may have the shape of a straight line, specific arc, broken line or other shape.

Zaletą urządzenia wg wynalazku jest to, że drgania koła podwozia są ograniczane poprzez siłę wywołaną tłumieniem amortyzatora, która jest przenoszona za pomocą dźwigni.An advantage of the device according to the invention is that the vibrations of the undercarriage wheel are limited by the force caused by the damping of the shock absorber, which is transmitted by the lever.

Zastosowane urządzenie umożliwia znaczące zwiększenie skuteczności tłumienia powszechnie stosowanych podwozi z goleniami sprężystymi, zwiększając bezpieczeństwo i komfort użytkowania. Dodatkowo konstrukcja nie zwiększa w sposób istotny oporu aerodynamicznego, ponieważ dźwignia może być zamontowana niemal równolegle do elementów sprężystych goleni oraz opcjonalnie osłonięta owiewką. Ponadto zastosowane rozwiązanie umożliwia zamontowanie urządzenia w istniejących podwoziach z goleniami sprężystymi zwiększając komfort i efektywność tłumienia, a charakterystyka tłumienia amortyzatora może być indywidualnie dobrana do określonego statku powietrznego.The applied device enables a significant increase in the damping efficiency of commonly used chassis with elastic legs, increasing the safety and comfort of use. In addition, the design does not significantly increase aerodynamic drag, because the lever can be mounted almost parallel to the elastic elements of the legs and optionally covered with a fairing. In addition, the applied solution allows the device to be mounted in the existing chassis with elastic legs, increasing the comfort and effectiveness of damping, and the damping characteristics of the shock absorber can be individually selected for a specific aircraft.

Objaśnienie figur rysunkuExplanation of the figures of the drawing

Urządzenie według wynalazku jest uwidocznione na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat konstrukcji i działanie urządzenia, a fig. 2 widok w rzucie aksonometrycznym przykładowego wykonanego urządzenia.The device according to the invention is shown in the drawing, in which Fig. 1 shows a diagram of the construction and operation of the device, and Fig. 2 is an axonometric view of an exemplary device made.

Przykład wykonania wynalazkuAn embodiment of the invention

Koło podwozia (1) zamocowane jest obrotowo na piaście (2), połączonej ze sprężystą golenią (3) trwale utwierdzoną w ramie (11). Do piasty (2) poprzez obrotowy przegub (4) zamocowana jest dźwignia (5), która jest umieszczona suwliwie w tulei ze wspornikiem (6), przy czym w otworze wspornika znajduje się oś (7) umożliwiająca obrót tulei (6). Przeciwny koniec dźwigni (5) jest połączony w przegubem (8) amortyzatora (9), którego drugi koniec jest połączony przegubem (10) z ramą (11). Amortyzator (9) może być zamocowany jak przedstawiono na fig. 1, w pozycji odwróconej przegubem (10) do dołu lub pod określonym kątem do płaszczyzny pionowej. Sprężysta goleń (3) może być wykonana w postaci pojedynczego elementu - przykładowo rurki, pręta lub belki, wykonanego ze stopów metali lub kompozytów. Przy czym może ona występować pojedynczo lub w postaci większej liczby elementów. Zastosowana dźwignia (5) może być wykonana również w postaci łuku lub innego kształtu przykładowo linii łamanej.The chassis wheel (1) is rotatably mounted on the hub (2), connected with a spring leg (3) permanently fixed in the frame (11). A lever (5) is attached to the hub (2) through the rotary joint (4), which is slidably placed in the sleeve with the bracket (6), and in the bracket's hole there is an axis (7) that allows the sleeve (6) to rotate. The opposite end of the lever (5) is connected to a joint (8) of the shock absorber (9), the other end of which is connected by a joint (10) to the frame (11). The shock absorber (9) can be mounted as shown in Fig. 1 in an inverted position with the joint (10) downwards or at a predetermined angle to a vertical plane. The resilient shin (3) can be made of a single piece - for example a tube, rod or beam, made of metal alloys or composites. It can be present individually or in the form of more than one element. The applied lever (5) can also be made in the form of an arc or other shape, for example a broken line.

Zastosowanie wynalazkuUse of the invention

Urządzenie może być zastosowane we wszelkich konstrukcjach lotniczych, zwłaszcza ultralekkich, zwiększając skuteczność tłumienia tradycyjnego podwozia wykonanego z belek lub prętów sprężystych. Zastosowanie dźwigni umożliwia znaczące ograniczenie przestrzeni koniecznej do zabudowy oraz zamontowanie zewnętrznej owiewki redukującej opory powietrza w czasie lotu. Dodatkowo zastosowane rozwiązanie pozwala na wykorzystanie amortyzatorów ze sterowaną charakterystyką tłumienia, dostosowywaną indywidulanie do masy startowej oraz określonych wymagań określonej konstrukcji lotniczej.The device can be used in all aircraft structures, especially ultra-light ones, increasing the damping efficiency of a traditional landing gear made of spring beams or bars. The use of levers allows for a significant reduction in the space required for installation and the installation of an external fairing that reduces air resistance during flight. Additionally, the applied solution allows the use of shock absorbers with controlled damping characteristics, individually adjusted to the take-off weight and specific requirements of a specific aircraft structure.

Claims

Patent claims

1. A device increasing the damping efficiency of the undercarriage with elastic legs, especially for gyroplanes and other light aircraft structures, containing a typical elastic leg, characterized by the fact that the landing gear wheel (1) is rotatably mounted on the hub (2), connected to the elastic leg (3) permanently fixed in the frame (11), and the lever (5) is attached to the hub (2) through the rotary joint (4), which is slidably placed in the sleeve with the bracket (6), and the axis (7) is located in the bracket's hole, enabling sleeve rotation

In turn, the opposite end of the lever (5) is connected to a joint (8) of the shock absorber (9), the other end of which is connected by a joint (10) to the frame (11).

2. The device according to claim The damper (9) can be mounted by means of a joint (10) directed upwards, downwards or at a defined angle to a vertical plane.

3. The device according to claim 3. The device according to claim 1, characterized in that the spring legs (3) can be in the form of individual spring elements or a system thereof, made of, for example, composites or metals.

4. The device according to claim A device according to claim 1, characterized in that the arrangement of the lever (5) together with the damper (9) and other elements can be present simultaneously in the form of several devices mounted in series.

5. The device according to claim 1 The device of claim 1, characterized in that the lever (5) may have the shape of a straight line, a defined arc of a broken line, or other shape.