PT2160325E - Rotor de helicóptero compreendendo um amortecedor de vibração e método para o actualizar - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "ROTOR DE HELICÓPTERO COMPREENDENDO DM AMORTECEDOR DE VIBRAÇÃO E MÉTODO PARA O ACTUALIZAR"

CAMPO TÉCNICO A presente invenção diz respeito a um rotor de helicóptero compreendendo um amortecedor de vibração e um método para o actualizar.

Estado da técnica São conhecidos helicópteros que compreendem substancialmente uma fuselagem; um rotor principal no topo da fuselagem e rodando sobre um respectivo eixo; um rotor de cauda na extremidade da fuselagem; duas superfícies de cauda horizontais; e duas superfícies de cauda verticais.

Mais especificamente, o rotor compreende substancialmente um cubo que roda sobre o referido eixo e tendo várias pás fixas e que se projectam radialmente do cubo; e um veio de transmissão que pode ser ligado funcionalmente ao cubo, para rodar. A rotação do rotor produz vibração de alta e baixa frequência. Mais especificamente, a vibração de baixa frequência é produzida pelo movimento de esteira das pás e desde o centro do cubo atingindo os perfis de asa verticais e horizontais da cauda e o próprio rotor de cauda.

Para reduzir a vibração de baixa frequência, o rotor compreende um deflector de fluxo integrado no topo do centro do rotor e prolongando-se de forma circular sobre o eixo de rotação do rotor.

Mais especificamente, o deflector de fluxo foi concebido para direccionar o fluxo produzido pelo rotor de maneira a reduzir o efeito de esteira e evitar que a perturbação atinja o rotor da cauda e as estruturas de suporte associadas. A rotação de alta velocidade das pás também produz uma vibração de alta frequência que é transmitida ao veio de transmissão e, como tal, ao helicóptero. É sentida a necessidade na indústria de reduzir a geração e transmissão da vibração de alta frequência ao veio de transmissão do rotor, através de amortecedores integrados no rotor e sintonizados para uma ou mais das vibrações mencionadas. Mais especificamente, é sentida uma necessidade de amortecedores compactos que não envolvam alteração de outras componentes do rotor. É também sentida a necessidade dentro da indústria de amortecedores que, no caso de se separarem do rotor, não atinjam, produzindo assim danos irreparáveis, o cubo ou as pás .

Finalmente, é sentida a necessidade pela indústria de amortecedores que não interfiram com o perfil aerodinâmico do helicóptero ou deflector de fluxo, e como tal que não afectem o fluxo de ar induzido pelo rotor principal no rotor de cauda e perfis de asa da cauda. A GB-A-2014099 revela um rotor para helicóptero de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1.

APRESENTAÇÃO DA INVENÇÃO É objectivo da presente invenção providenciar um rotor de helicóptero concebido para providenciar uma solução barata e simples para pelo menos um dos requisitos anteriores.

De acordo com a presente invenção, é providenciado um rotor de helicóptero tal como reivindicado na Reivindicação 1.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

Uma realização preferencial, não limitativa, da presente invenção será descrita através de exemplos com referência às figuras em anexo, em que: A Figura 1 mostra uma vista lateral de um helicóptero compreendendo um rotor de acordo com a presente invenção; A Figura 2 mostra uma secção do rotor da Figura 1, com algumas peças apenas mostradas parcialmente por razões de clareza.

MELHOR FORMA DE APLICAR A INVENÇÃO Número 1 na Figura 1 indica um helicóptero compreendendo substancialmente uma fuselagem 2; um rotor principal 3 no topo da fuselagem 2 e rodando sobre um eixo A; um rotor de cauda 4 na extremidade da fuselagem 2 e rodando sobre um eixo transversalmente ao eixo A; duas superfícies de cauda verticais 4a; e duas superfícies de cauda horizontais 4b.

Mais especificamente, o rotor 3 compreende um cubo 5 oco, do eixo A, suportando várias pás 9 que se projectam radialmente em relação ao eixo A. 0 rotor 3 também compreende um veio de transmissão oco 6 que roda sobre o eixo A, integral de forma angular com o cubo 5, e ligado de forma não apresentada a uma transmissão, por exemplo uma turbina, no helicóptero 1.

Mais especificamente, (Figura 2), o veio 6 encontra-se localizado parcialmente dentro do cubo 5, e está ligado integral de forma angular ao cubo 5 por um perfil estriado e duas cunhas interpostas radialmente entre o veio 6 e o cubo 5. Mais especificamente, o perfil estriado é interposto axialmente entre as cunhas. 0 rotor 3 também compreende um deflector de fluxo 10 para direccionar o fluxo produzido pela rotação do rotor 3 ao longo de um percurso pré-determinado concebido para reduzir a vibração causada pelo separar do referido fluxo das extremidades das pás 9 do cubo 5 oposto.

Mais especificamente, o deflector 10 é circular, prolongando-se do eixo A e é localizado do lado oposto do cubo 5 para a fuselagem 2. O deflector 10 tem "forma de tampa" e é ladeado por duas paredes axialmente em frente uma à outra 11,12. Mais especificamente, a parede 11 define o deflector 10 axialmente no lado oposto ao cubo 5, e a parede 12 define o deflector axialmente do mesmo lado do cubo 5. A parede 11 é continua, e, passando radialmente para fora do eixo A, prolonga-se a distâncias axiais que diminuem a partir do cubo 5. A parede 12 tem um primeiro bordo periférico 13 circular; e um segundo bordo periférico (não apresentado na Figura 2) oposto e radialmente para fora do bordo periférico 13, e que está virado axialmente para um bordo periférico 14 (Figura 1) da parede 11.

As paredes 11,12 foram concebidas de forma a que a distância axial entre elas diminua, trabalhando na radial para fora do eixo A.

Mais especificamente, do bordo 13 ao segundo bordo, a parede 12 prolonga-se primeiro para longe do cubo 5 e depois em direcção ao cubo 5.

As paredes 11,12 estão ligadas umas às outras por um corpo tubular 7 truncado em forma de cone simétrico em relação ao eixo A e tendo um superfície lateral 8 que se prolonga entre as paredes 11,12. A superfície 8 afunila em direcção à parede 12. 0 rotor 3 compreende vantajosamente um amortecedor de vibração 15, compreendendo uma massa 17 e uma biela 16 deformável de forma elástica. A biela 16 está integrada no veio 6, ligada à massa 17, estende-se pelo menos parcialmente dentro do veio 6, e alonga-se paralelamente ao eixo A; e a massa 17 vibra, em utilização, a uma frequência tal que se oponha à transmissão ao veio 6 da vibração produzida pela rotação do cubo 5 e pás 9.

Mais especificamente, a rigidez de flexão da biela 16 num plano perpendicular ao eixo A, e a dimensão da massa 17 são tais que a massa 17 vibra, em utilização, a um valor de frequência pré-determinado associado a pelo menos um valor de frequência característico da vibração produzida pela rotação do rotor 3.

Por outras palavras, o amortecedor 15 está sintonizado para a frequência de vibração produzida pelo rotor 3 e exerce uma força no veio 6 que permite opor a transmissão da referida vibração ao veio 6 e, como tal, ao helicóptero 1. 0 amortecedor 15 encontra-se dentro de uma cavidade 30 delimitado radialmente pelo veio 6 e superfície 8, e delimitado axialmente na extremidade oposta da fuselagem 2, pela secção de parede 11 que se prolonga entre a parede 8. A cavidade 30 foi concebida para isolar o amortecedor 15 do cubo 5 e das pás 9, e evitar assim que o amortecedor 15 atinja o cubo 5 e/ou as pás 9, no caso de separação do amortecedor 15 do veio 6. O rotor 3 também compreende um corpo em forma de chávena 20, do eixo A, integral de forma angular com o veio 6 e biela 16, e para ligar mutuamente o veio 6 e a biela 16.

Mais especificamente, o corpo em forma de chávena 20 é tubular, prolonga-se simetricamente sobre o eixo A, e encontra-se localizado radialmente para fora da biela 16. O corpo em forma de taça 20 compreende uma parte principal 22 rodeada pelo veio 6 e alongada paralelamente ao eixo A; e uma superfície de extremidade circular 21 num plano perpendicular ao eixo A.

Na extremidade oposta para a superfície de extremidade 21, uma parte principal 22 define um banco 23 engatado por uma extremidade axial 18 da biela 16. Mais especificamente, a extremidade 18 é integrada a força quente dentro do banco 23. A superfície de extremidade 21 é integrada axialmente, através de vários parafusos, numa porca com olhai roscada 29 integrada no veio 6, e é integrada através da biela 16. A superfície de extremidade 21 define uma extremidade axial do corpo em forma de taça 20 que está virado para o deflector 10; e o banco 23 encontra-se localizado numa extremidade axial do corpo em forma de taça 20 oposta à superfície de extremidade 21. O banco 23 e a extremidade 18 são integradas através de uma ligação roscada que se prolonga perpendicularmente ao eixo A. O corpo em forma de taça 20 é preferencialmente feito em liga leve. A biela 16 compreende uma extremidade em forma de cone truncado 19 oposta à extremidade 18 e inserida dentro de um banco em forma de cone truncado 25 definido pela massa 17, para fixar a biela 16 à massa 17. A biela 16 também compreende uma parte intermédia, entre as extremidades 18 e 19, que estreita desde a extremidade 18 para a 19 e se prolonga pela superfície de extremidade 21. A extremidade 18 da biela 16 encontra-se alojada dentro do veio 6. A biela 16 encontra-se completamente alojada dentro do cilindro definido pela extensão do veio 6 em direcção ao deflector 10. A massa 17 encontra-se alojada dentro do deflector 10. Mais especificamente, a massa 17 encontra-se alojada dentro de uma cavidade delimitada radialmente pela superfície 8, aberta axialmente no cubo 5 que está virado para a extremidade, e fechado axialmente, na extremidade oposta ao cubo 5, pela parte da parede 11 que se prolonga entre a parede 8. A massa 17 compreende um corpo principal 26 que define o banco 25; e várias placas 27 ligadas de forma separável à parte principal 26 para ajustar a frequência de vibração da massa 17 e como tal a frequência de sintonização do amortecedor 15.

As placas 27 são definidas por anéis sobrepostos coaxiais com o eixo A e ficando em planos respectivos perpendiculares ao eixo A.

As placas 27 são aglomeradas juntas e integradas na parte principal 26 por vários parafusos.

Em utilização efectiva, o veio 6 roda o cubo 5, as pás 9 e o amortecedor 15 sobre o eixo A. A rotação do amortecedor 15 vibra a massa 17, por via da elasticidade da biela 16. Mais especificamente, a massa 17 roda sobre o eixo A, e vibra preponderantemente num plano perpendicular ao eixo A.

Por via do desenho da biela 16 e massa 17, a frequência de vibração da massa 17 é sintonizada para uma das frequências da vibração induzida pela rotação do rotor 3. 0 amortecedor 15 actua, como tal, no veio 6 de tal forma a opor-se à transmissão da referida vibração ao veio 6 e, deste, ao helicóptero 1. 0 amortecedor 15 pode ser instalado facilmente num rotor 3 já existente que compreenda cubo 5, veio 6 e pás 9, para actualizar o rotor 3.

Isto é feito fixando simplesmente o corpo em forma de taça 20 ao veio 6, fixando a biela 16 ao corpo em forma de taça 20, e fixando a massa 17 à biela 16.

As vantagens do rotor 3 e do método de actualização de acordo com a presente invenção serão claros a partir da descrição acima.

Em particular, o amortecedor 15 roda integralmente com o veio 6 sobre o eixo A, e não tem massas rodando excentricamente em relação ao eixo A, ou ponto de articulação ao veio 6 e/ou cubo 5. O amortecedor 15 é como tal dinamicamente perfeitamente equilibrado em relação ao eixo A, e não produz mais velocidades criticas do rotor 3 em utilização. 0 amortecedor 15 também assegura de forma simples e barata a redução da transmissão da vibração ao veio 6, sem interferir com a aerodinâmica ou funcionamento do rotor 4 e/ou do deflector 10.

De facto, com a biela 16 alojada pelo menos parcialmente dentro do veio 6 e prolongando-se paralela ao eixo A, o amortecedor 15 é altamente compacto radialmente, e encaixa dentro do tamanho radial do veio 6.

Em resultado disto, o amortecedor 15 não interfere de maneira nenhuma radialmente com o funcionamento correcto do deflector 10, cubo 5 ou pás 9.

Mais especificamente, o amortecedor 15 não interfere de maneira nenhuma com o fluxo de ar direccionado para o rotor 4 pela rotação do rotor 3.

Para além disso, o amortecedor 15 encontra-se completamente alojado dentro da cavidade 30 definida pelo veio 6 e pelo deflector 10.

Como tal, no caso de separação da biela 16 do corpo em forma de taça 20 e/ou da massa 17 da biela 16, não há perigo de que a biela 16 e/ou massa 17 atinjam as pás 9 danificando assim a performance do rotor 3.

Para além disso, estando alojado dentro da cavidade 30, o amortecedor 15 não se encontra sujeito a forças aerodinâmicas que possam evitar a sua sintonização nos referidos valores de frequência da vibração produzida pela rotação do rotor 3.

Finalmente, o amortecedor 15 pode ser integrado facilmente no rotor 3, ao ser alojado dentro da cavidade 30 e, como tal, sendo não-intrusivo em relação a outras componentes do rotor 3.

Isto é feito, de facto, fixando simplesmente o corpo em forma de taça 20 ao veio 6, fixando a biela 16 ao corpo em forma de taça 20, e fixando a massa 17 à biela 16.

Claramente, podem ser feitas alterações ao rotor 3 e ao método de actualização tal como descritos e ilustrados aqui sem que, contudo, se saia do âmbito protector tal como definido nas reivindicações acompanhantes.

Lisboa, 10 de Fevereiro de 2011

Claims (10)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Um rotor (3) para um helicóptero (1), compreendendo: -um cubo (5) rodando sobre um eixo (A) e compreendendo várias pás (9); e -um veio de transmissão (6) pelo menos parcialmente oco que pode ser ligado à transmissão de um helicóptero (1) e ligado funcionalmente ao referido cubo (5) para rodar o cubo (5) sobre o referido eixo (A); -meios de amortecimento da vibração (15) compreendendo uma massa (17), e um membro elasticamente deformável (16) ligado à referida massa (17) e suportado pelo referido veio (6); tal massa (17) vibrando, em utilização, a uma tal frequência que se oponha à transmissão ao referido veio (6) da vibração produzida pela rotação do referido cubo (5) e das referidas pás (9). caracterizado por o referido membro (16) se prolongar pelo menos parcialmente dentro do referido veio (6), e ser alongado em paralelo ao referido eixo (A).

2. Um rotor tal como reivindicado pela reivindicação 1, caracterizado por compreender um corpo de suporte (20) interposto entre o referido veio (6) e o referido membro (16), e integral angularmente com o referido veio (6) e o referido membro (16).

3. Um rotor tal como reivindicado na reivindicação 2, caracterizado por o referido corpo de suporte (20) compreender, em extremidades opostas do corpo de suporte, um banco (23) engatado pelo referido membro (16), e uma superfície de extremidade (21) fixa ao referido veio (6).

4. Um rotor tal como reivindicado na reivindicação 3, caracterizado por o referido membro (16) ser uma biela (16) que se prolonga paralelamente ao referido eixo (A), e tendo uma primeira extremidade axial (18) engatada no referido 2 banco (23), e uma segunda extremidade axial (19) oposta à referida extremidade axial (18) e fixa à referida massa (17); tal biela (16) também compreendendo uma parte intermédia que se prolonga entre as referidas primeira e segunda extremidades axiais (18,19) e através da referida superfície de extremidade (21).

5. Um rotor tal como reivindicado numa das reivindicações anteriores, caracterizado por a referida massa (17) compreender um corpo principal (26); e pelo menos uma placa (27) ligada de forma separável do referido corpo (26) para ajustar a frequência de vibração da referida massa (17).

6. Um rotor tal como reivindicado numa das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender um deflector de fluxo (10) ligado ao referido cubo (5) para direccionar ao longo de um percurso pré-determinado o fluxo de ar gerado em utilização pela rotação das referidas pás (9).

7. Um rotor tal como reivindicado na reivindicação 6, caracterizado por o referido membro (16) e a referida massa (17) se encontrarem alojados numa cavidade (30) definida pelo referido deflector de fluxo (10) e pelo referido veio (6); tal cavidade (30) isolando os referidos meios de amortecimento da vibração (15) do referido cubo (5).

8. Um rotor tal como reivindicado na reivindicação 6 ou 7, caracterizado por a referida massa (17) se encontrar alojada no referido deflector de fluxo (10).

9. Um rotor tal como reivindicado numa das reivindicações 2 a 8, caracterizado por o referido membro (16), o referido corpo de suporte (20), e a referida massa (17) se prolongarem simetricamente sobre o eixo (A).

10. Um helicóptero (1), caracterizado por compreender um rotor (3) tal como reivindicado em qualquer uma das 3 reivindicações anteriores. Lisboa, 10 de Fevereiro de 2011

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