PT2179922E - Helicóptero - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "HELICÓPTERO" A presente invenção diz respeito a um helicóptero.

Os helicópteros são conhecidos substancialmente por compreenderem uma fuselagem definindo uma cabine de tripulação frontal; um rotor principal montado sobre o topo de uma porção central da fuselagem para gerar a elevação e o impulso necessários para suportar e fazer avançar o helicóptero; e um rotor antibinário projetando-se a partir de uma pá da cauda do helicóptero.

Mais especificamente, o rotor principal compreende um veio de transmissão; e um número de lâminas articuladas em relação ao veio com a interposição de um cubo. 0 helicóptero também compreende pelo menos um motor; uma transmissão entre o motor e o veio de transmissão; e um dispositivo de ligação conectando a fuselagem a um corpo de suporte suportando o veio de transmissão e a transmissão. Por outras palavras, a fuselagem está "suspensa" do corpo de suporte pelo dispositivo de ligação.

Durante a operação normal do helicóptero, o motor exerce binário de movimento sobre a transmissão. Pela lei de ação-reação, o binário de reação é transmitido ao corpo de suporte, e a partir de lá para a fuselagem pelo dispositivo de ligação, e é equilibrado por um binário oposto exercido sobre a fuselagem pelo rotor de cauda. 2 0 dispositivo de ligação inevitavelmente transmite vibração e ruido à fuselagem e portanto para a cabine, prejudicando desta forma o conforto da tripulação. É sentida uma necessidade na indústria de minimizar a transmissão desta vibração e ruido para a cabine, particularmente em gamas de frequência predeterminadas. US 3,920,202 divulga um helicóptero tal como definido no preâmbulo da reivindicação 1. É um objetivo da presente invenção fornecer um helicóptero desenhado para atingir pelo menos um dos requisitos acima mencionados, de forma barata e simples.

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

Uma forma de realização preferida, não limitativa da presente invenção irá ser descrita a titulo de exemplo com referência aos desenhos acompanhantes, nos quais: A Figura 1 mostra uma vista lateral de um helicóptero em conformidade com a presente invenção; A Figura 2 mostra uma vista em larga escala em perspetiva de um dispositivo de ligação que forma parte do helicóptero da Figura 1; A Figura 3 mostra uma vista em larga escala, parcialmente explodida do dispositivo de ligação da Figura 2; A Figura 4 mostra uma vista em planta, parcialmente seccionada, do dispositivo de ligação da Figura 2 e 3; 3 A Figura 5 mostra uma secção, com peças removidas para maior clareza, de parte do dispositivo de ligação da Figura 2-4;

As Figuras 6 a 8 mostram as etapas sucessivas na montagem do dispositivo de ligação da Figura 2-5. 0 número 1 na Figura 1 indica um helicóptero substancialmente composto por uma fuselagem 2 com um nariz 5; pelo menos um motor 6 (somente mostrado esquematicamente na Figura 1); e um rotor principal 3 montado sobre o topo da fuselagem 2 para gerar a elevação e impulso necessários para elevar e fazer avançar o helicóptero 1. 0 rotor principal 3 compreende substancialmente um veio de transmissão 10; um cubo 11 articulado em relação ao veio 10; e um número de lâminas 12 articuladas em relação ao cubo 11 e estendendo-se em direções respetivas transversalmente a um eixo A do veio 10. A fuselagem 2 define uma cabine 8 normalmente ocupada pela tripulação e delimitada, no lado voltado para o rotor principal 3, por uma parede 15 da fuselagem 2. 0 helicóptero 1 também compreende uma transmissão 7 (somente mostrada esquematicamente na Figura 1) ligando um membro de saida 13 do motor 6 funcionalmente ao veio 10; e um corpo de estator suportando o membro 13, a transmissão 7 e o veio 10 de forma rotativa.

Do corpo estator, a Figura 1 mostra somente uma caixa 14 projetando-se a partir da parede 15, no lado oposto à cabine 8, e suportando uma etapa final da transmissão 7 e do veio 10 de forma rotativa sobre o eixo A. 4 0 helicóptero 1 também compreende um rotor de cauda antibinário 4 projetando-se a partir de uma pá da cauda da fuselagem 2 no extremo oposto ao nariz 5; e meios de ligação 16 ligando a caixa 14 à parede 15 da fuselagem 2.

Os meios de ligação 16 substancialmente são compostos por: um número de - no exemplo mostrado, quatro - varetas 17 estendendo-se ao longo de eixos respetivos inclinados em relação à parede 15 e ao eixo A, entre uma superfície lateral da caixa 14 e pontos de fixação respetivos à parede 15; e um dispositivo de ligação 20 ligado a uma aresta inferior da caixa 14 e à parede 15 e para a transmissão de binário de reação à fuselagem 2.

Mais especificamente, o binário de reação é, pela lei de ação e reação, igual e oposto ao binário de transmissão transmitido a partir do motor 6 para o veio 10 pela transmissão 7, é transmitido para o corpo do estator e consequentemente para a caixa 14, e é equilibrado por um binário oposto gerado pelo rotor de cauda 4. O dispositivo de ligação 20 substancialmente compreende (Figura 4): um membro cruzado 21, por sua vez constituído por um friso 22 aparafusado à aresta inferior da caixa 14 e definindo uma abertura circular com um eixo B e através do qual se estende o eixo A; e dois apêndices em forma de V 23, 24 convergindo em lados opostos do eixo B e projetando-se a partir de porções respetivas do friso 22 em lados opostos do eixo B; 5 dois membros de ligação 25, 26 localizados em lados opostos do eixo B e cada um deles composto por duas placas opostas 29 perpendiculares ao eixo B, e duas paredes laterais 30 interpostas perpendicularmente entre as placas 29; dois membros 31, 32 ligados à parede 15 da fuselagem 2 e às paredes laterais respetivas 30 do membro 25; e dois membros 33, 34 fixados à parede 15 da fuselagem 2 e às paredes laterais respetivas 30 do membro 26.

Mais especificamente, o friso 22 compreende um certo número de orifícios 35 igualmente espaçados em redor do eixo B e ajustados por meio de parafusos respetivos (não mostrados) fixados à aresta inferior da caixa 14, e o eixo B é inclinado em relação ao eixo A.

Cada apêndice 23, 24 compreende dois lados convergentes no lado oposto ao eixo B e estendendo-se simetricamente em relação a um eixo respetivo, C, D; e um orifício roscado 36 (mostrado nas Figuras 5-8) estendendo-se ao longo do respetivo eixo C, D e tendo um primeiro extremo axial aberto localizado no lado oposto ao eixo B, e um segundo extremo axial fechado oposto ao primeiro extremo axial.

Com referência às Figuras 6 e 7, cada um dos membros 25, 26 é composto por um assento trapezoidal 27 engrenado por um apêndice respetivo 23, 24; e dois assentos prismáticos, de secção retangular 28 localizados em ambos os lados do assento 27 e delimitados pelos lados respetivos 30. Mais especif icamente, os assentos 28 de cada membro 25, 26 comunicam com o assento relativo 27. 6

Os membros 25, 26 possuem orifícios respetivos 37 com eixos C, D respetivos e alinhados axialmente com os orifícios 36 dos apêndices respetivos 23, 24.

Durante a montagem do dispositivo de ligação 20, os orifícios 36 dos apêndices respetivos 23 e os orifícios 37 dos membros respetivos 25, 26 são engrenados pelos respetivos pinos roscados 45 que se estendem ao longo dos respetivos eixos C, D.

Os eixos C, D são inclinados uns em relação aos outros, intersetam-se no centro 0 do friso 22, e definem um plano perpendicular em relação ao eixo B.

Os eixos C, D definem os ângulos respetivos β, α com o eixo de vôo normal do helicóptero 1, estendendo-se a partir do rotor de cauda 4 até ao nariz 5. Mais especificamente, os ângulos β, α são obtusos e iguais. 0 eixo E coincide substancialmente com o eixo longitudinal da fuselagem 2, e é perpendicular a um eixo F mostrado nas Figuras 3, 4, 6, 7 e 8.

As paredes laterais 30 do membro 25 são cada uma delas interpostas entre um membro relativo 31, 32 e um lado relativo do apêndice 23.

Similarmente, as paredes laterais 30 do membro 26 são cada uma delas interpostas entre um membro relativo 33, 34 e um lado relativo do Apêndice 24.

Cada um dos membros 31, 32, 33, 34 é composto por uma parede principal 38 cooperando com uma parede lateral respetiva 30 do membro respetivo 25, 26; e duas paredes laterais paralelas 39 projetando-se a partir das arestas de 7 extremo opostas respetivas da parede 38, no lado oposto ao membro relativo 25, 26.

Cada membro 31, 32, 33, 34 é fixado à parede 15 da fuselagem 2 por um parafuso respetivo 19 (Figura 2) tendo um eixo G paralelo ao eixo B. Mais especificamente, cada parafuso 19 é ajustado através das paredes 39 e uma porção curva central da parede 38 do membro relativo 31, 32, 33, 34. 0 dispositivo de ligação 20 vantajosamente compreende meios elásticos interpostos entre os membros 31, 32 e o apêndice 23, e entre os membros 33, 34 e o apêndice 24.

Mais especificamente, o dispositivo de ligação 20 compreende quatro montagens de amortecimento 40 alojadas nos respetivos assentos 28 e cada uma delas sendo constituída por um certo número de camadas 41 de material elastomérico, nomeadamente borracha curada, alternando com um determinado número de placas 42 (Figuras 4 e 5) de metal ligado às camadas 41 pelas respetivas camadas de material adesivo não mostradas. No exemplo mostrado, as camadas 41 e as placas 42 são retangulares, e encontram-se nos planos respetivos paralelos às paredes laterais 30 definindo os assentos respetivos 28.

As montagens de amortecimento 40 são interpostas entre os lados respetivos dos apêndices 23, 24 e os membros respetivos 31, 32, 33, 34 e assim reduzem a transmissão de vibração do membro cruzado 21 para a parede 15.

Cada montagem de amortecimento 40 também compreende duas placas 44, 43 feitas de metal e ligadas respetivamente por material adesivo à camada 41 mais próxima ao eixo relativo C, D e à camada 41 mais próxima do membro relativo 31, 32, 33, 34. A placa 43 de cada montagem de amortecimento 40 possui duas projeções 50 destacando-se a partir do lado oposto aos apêndices relativos 23, 24 e engrenando os assentos respetivos 51 (Figuras 5, 7, 8) definidos na parede 38 do membro relativo 31, 32, 33, 34. A placa 44 de cada montagem de amortecimento 40 possui duas projeções 52 destacando-se em direção ao apêndice relativo 23, 24 e engrenando os assentos respetivos 53 (Figuras 5, 6, 7) definidos num lado respetivo do apêndice relativo 23, 24 .

As projeções 50, 52 das montagens de amortecimento 40 engrenando os assentos 28 no membro 25 estendem-se ao longo dos eixos respetivos paralelos uns aos outros e substancialmente perpendiculares às paredes laterais 30 do membro 25.

Da mesma forma, as projeções 50, 52 das montagens de amortecimento 40 engrenando os assentos 28 no membro 26 estendem-se ao longo de eixos respetivos paralelos uns aos outros e substancialmente perpendiculares às paredes laterais 30 do membro 26. A ligação entre as projeções, 50, 52 e os assentos respetivos 51, 53 proporcionam a transmissão da reação do binário ao longo do eixo B a partir dos apêndices 23, 24 para os membros respetivos 31, 32, 33, 34. O helicóptero 1 também compreende meios de ajuste 60 para ajustar a pré-carga nas camadas 41 das montagens de amortecimento 40 (Figuras 5 a 8). 9

Para cada montagem de amortecimento 40, os meios de ajuste 60 vantajosamente compreendem (Figuras 5 a 8): - dois pares de pinos 61 tendo extremos roscados paralelos respetivos estendendo-se ao longo de eixos respetivos perpendiculares à parede lateral relativa 30 do membro relativo 25, 26; - dois pares de orifícios roscados 62 definidos pela parede lateral relativa 30 do membro relativo 25, 26 e engrenados pelos pinos respetivos 61; e - dois pares de orifícios 63 definidos pela parede 38 do membro relativo 31, 32, 33, 34 e ajustados com os pinos respetivos 61.

Mais especificamente, os assentos 51 de cada membro 31, 32, 33, 34 são interpostos entre os orifícios respetivos 63 e o assento 28 alojando cada montagem de amortecimento 40 é interposto entre os orifícios relativos 62.

As Figuras 6 a 8 mostram a sequência de montagem de um par de montagens de amortecimento 40 do dispositivo de ligação 20 .

Mais especificamente, as Figuras 6 a 8 mostram a sequência de montagem das montagens de amortecimento 40 interpostas entre os lados opostos do apêndice 23 e os membros respetivos 31, 32. O mesmo também se aplica à montagem das montagens de amortecimento 40 interpostas entre os lados opostos do apêndice 24 e os membros respetivos 33, 34, que por conseguinte não é mostrada em detalhe. 10

Mais especificamente, o apêndice 23 é inserido dentro do assento 27 do membro 25 (Figura 6) , e o pino roscado 45 é inserido através do orificio 37 e apertado dentro do orifício roscado 36 (Figura 7).

As montagens de amortecimento 40 são então inseridas dentro dos assentos respetivos 28 no membro 25, e os membros 31, 32 são fixados às respetivas paredes laterais 30 do membro 25 pelos pinos 61, para que as projeções 50, 52 de cada montagem de amortecimento 40 engrenem os assentos respetivos 51, 53 definidos pelos membros respetivos 31, 32 e pelos lados relativos do apêndice 23.

As montagens de amortecimento 40 são assim agarradas numa posição predeterminada entre os membros respetivos 31, 32 e os lados respetivos do apêndice 23 (Figura 8).

Neste ponto, o pino 45 é desaparafusado do orifício 36 e removido.

Em utilização real, o motor 6 gira o veio de transmissão 10 do rotor 3 através da transmissão 7. O veio 10 gira as lâminas 12 através do cubo 11 para produzir a elevação e impulso necessários para levantar e fazer avançar o helicóptero 1. A elevação e o impulso são transmitidos à caixa 14 e a partir desta, principalmente pelas varetas 17, para a parede 15 da fuselagem 2.

Pela lei da ação-reação, o binário transmitido a partir do veio produz uma reação de binário na caixa 14 igual e em sentido oposto ao binário no veio 10. 11 A reação de binário percorre o dispositivo de ligação 20 e é transmitida à parede 15 da fuselagem 2.

Mais especificamente, a reação de binário é transmitida a partir dos apêndices 23, 24 para as placas 44 das montagens de amortecimento 40 pelos pinos 52 engrenando os assentos respetivos 53, é transmitida a partir das placas 43 das montagens de amortecimento 40 para os membros correspondentes 31, 32, 33, 34 pelos pinos 50 engrenando os assentos respetivos 51, e é em seguida transmitida pelos membros 31, 32, 33, 34 para a parede 15 da fuselagem 2. A operação do rotor 3 induz a vibração na caixa 14. A vibração na caixa 14 e o ruido relativo são transmitidos a partir da caixa 14 para o friso 22 e para os apêndices 23, 24 do friso 22.

Por causa das camadas 41 de material elastomérico, as montagens de amortecimento 40 oscilam para absorver esta vibração e ruido em gamas de frequências predeterminadas, e para impedir que sejam transmitidos aos membros 31, 32, 33, 34 e consequentemente à parede 15 da fuselagem 2.

Por outras palavras, as montagens de amortecimento 40 isolam os membros 31, 32, 33, 34 ligados à parede 15, dos apêndices 23, 24 ligados à caixa 14. A pré-carga nas camadas 41 é ajustável em função de um binário predeterminado no veio 10 e, por conseguinte, da reação de binário na caixa 14.

Mais especificamente, a pré-carga nas camadas 41 é ajustada apertando os pinos 61 mais ou menos dentro dos orifícios 12 respetivos 62 para ajustar a força de retenção nas montagens de amortecimento respetivas 40 numa direção substancialmente paralela aos eixos respetivos G.

As vantagens do helicóptero 1 de acordo com a presente invenção ficarão claras a partir da descrição acima.

Em particular, as montagens de amortecimento 40 transmitem a reação de binário a partir da caixa 14 para a parede 15, reduzindo simultaneamente a transmissão de vibração e ruido em gamas de frequências predeterminadas para a parede 15 e por conseguinte para a cabine 8.

Ou seja, as camadas 41 de material elastomérico são interpostas entre o membro cruzado 21 fixado à caixa 14, e os membros 31, 32, 33, 34 fixados à parede 15 da fuselagem 2 e são vibradas pelas cargas transmitidas a partir da caixa 14.

Por outras palavras, as camadas 41 atuam como filtros mecânicos respetivos que isolam a parede de vibração 15 e ruido transmitidos em gamas de frequências predeterminadas a partir da caixa 14. A frequência oscilante das camadas 41 do dispositivo de ligação 20 pode ser ajustada alterando simplesmente o material ou a forma, ou seja, ajustando a rigidez das camadas 41.

As gamas de frequências nas quais se evita a transmissão de vibração e ruido para a fuselagem 2 podem portanto ser selecionadas na fase de desenho.

Por outras palavras, as montagens de amortecimento 40 podem ser ajustadas na fase de desenho para gamas de frequências 13 de vibração e ruído diferentes no sentido de reduzir a transmissão à fuselagem 2.

Os meios de ajuste 60 também permitem o ajuste da pré-carga nas camadas de montagem de amortecimento 41.

Isto portanto garante que o membro cruzado 21 é equilibrado quando submetido a uma reação de binário predeterminada pela caixa 14 e pela ação elástica das camadas 41. A reação de binário predeterminada exercida pela caixa 14 corresponde ao binário no veio 10 em condições normais de vôo do helicóptero 1.

Claramente, poderão ser feitas alterações ao helicóptero 1 tal como descrito e ilustrado aqui, sem no entanto abandonar o âmbito de aplicação definido nas Reivindicações acompanhantes.

Lisboa, 8 de Junho de 2012

Claims (7)

1 REIVINDICAÇÕES Um helicóptero (1) constituído por um rotor (3), uma fuselagem (2) e uma transmissão (7) ligados funcionalmente ao referido rotor (3); o referido helicóptero (1) também constituído por um corpo de suporte (14) suportando pelo menos a referida transmissão (7), os primeiros meios de ligação (21) ligados ao referido corpo de suporte (14), os segundos meios de ligação (31, 32, 33, 34) ligados à referida fuselagem (2), e meios elásticos (41) interpostos entre os referidos primeiro e segundo meios de ligação (21; 31, 32, 33, 34); o referido primeiro meio de ligação compreendendo um primeiro membro de ligação (21) tendo: - um friso (22) ligado ao referido corpo de suporte (14) e definindo uma abertura com um primeiro eixo (B) transversal a um eixo longitudinal (E) da referida fuselagem (2); e - um primeiro e segundo apêndice (23, 24) projetando-se a partir das porções respetivas do referido friso (22) em lados opostos do referido primeiro eixo (B); caracterizado por cada um dos referidos primeiro e segundo apêndice (23, 24) ser em forma de V e compreender dois lados convergentes no lado oposto ao referido primeiro eixo (B); por o referido segundo meio de ligação compreender um par de segundos membros de ligação (31, 32) localizados nos lados opostos do referido primeiro 2 apêndice (23) e outro par de segundos membros de ligação (33, 34) localizado nos lados opostos do referido segundo apêndice (24); e por os referidos meios elásticos (41) compreenderem pelo menos um par de primeiros membros elásticos (41) interpostos entre os lados opostos do referido primeiro apêndice (23) e dos segundos membros de ligação respetivos (31, 32), e pelo menos um par de segundos membros elásticos (41) interpostos entre os lados opostos do referido segundo apêndice (24) e dos segundos meios de ligação respetivos (33, 34).

2. Um helicóptero tal como reivindicado na reivindicação 1, em que os referidos primeiro e segundo apêndice (23, 24) têm, respetivamente, um segundo e terceiro eixos (C, D) de simetria que se intersetam no centro (0) da abertura do referido friso (22) e estão inclinados um em relação ao outro e ao eixo longitudinal (E) da referida fuselagem (2).

3. Um helicóptero tal como reivindicado nas reivindicações 1 ou 2, em que ele compreende meios de ajuste (60) para ajustar a pré-carga dos referidos meios elásticos (41) .

4. Um helicóptero tal como reivindicado em qualquer uma das reivindicações anteriores, em que ele compreende ainda, para cada apêndice (23, 24), um corpo (25, 26) definindo um primeiro assento (27) engrenado pelo referido apêndice (23, 24) , e um par de segundos assentos (28) localizado em ambos os lados do referido primeiro assento (27) e pelo menos parcialmente alojando os referidos meios elásticos (41) ; o referido corpo (25, 26) estando ligado, nos 3 seus lados opostos, aos segundos membros de ligação respetivos (31, 32, 33, 34).

5. Um helicóptero tal como reivindicado na reivindicação 4, em que os referidos primeiro e segundo apêndice (23, 24) compreendem primeiros orifícios roscados respetivos (36) alongados ao longo dos referidos segundo e terceiro eixo (C, D) respetivamente; os referidos corpos (25, 26), compreendendo, por sua vez, segundos orifícios respetivos (37) alongados respetivamente ao longo dos referidos segundo e terceiro eixo (C, D) e comunicando com os referidos primeiros orifícios respetivos (36); os referidos primeiros orifícios e os segundos orifícios respetivos (36, 37) sendo engrenados pelos primeiros pinos roscados respetivos (45) durante a montagem dos referidos primeiro e segundo meio de ligação (21; 31, 32, 33, 34) .

6. Um helicóptero tal como reivindicado na reivindicação 4 ou 5, em que os referidos meios de ajuste (60) compreendem, por cada segundo membro de ligação (31, 32, 33, 34) : - pelo menos um segundo pino (61) constituído por uma rosca; - pelo menos, um terceiro orifício (63) definido pelo referido segundo membro de ligação (31, 32, 33, 34) e ajustados através do referido segundo pino (61); e - pelo menos um quarto orifício roscado (62) definido pelo referido corpo respetivo (25, 26) e engrenado pela referida rosca do referido segundo pino (61). 4

7. Um helicóptero tal como reivindicado em qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a referida fuselagem (2) compreende uma cabine (8) e uma parede (15) definindo o topo da referida cabine (8); o referido primeiro membro de ligação (21), cooperando com a referida parede (15), e os segundos membros de ligação (31, 32, 33, 34) sendo fixados à referida parede (15). Lisboa, 8 de Junho de 2012