RU2723446C2 - Устройство демпфирования вибрации и способ демпфирования для винта воздушного судна, допускающего зависание - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям устройств демпфирования вибрации и к способам демпфирования вибрации винтов вертолетов. Демпфирующее устройство (15, 15', 15'', 15'''), сконструированное с возможностью противостоять передаче вибраций в дополнительный элемент (6), содержит элемент (22) балки, который проходит главным образом параллельно оси (A), ограничивается дополнительным элементом (6) и сконструирован с возможностью изгибно колебаться в плоскости, параллельной оси (A), чтобы противостоять передаче вибраций в дополнительный элемент (6), актуатор (30), который содержит передающий элемент (32, 32'', 32'''), функционально соединенный с элементом (22) балки и проходящий главным образом вдоль оси (A). Актуатор (30) является управляемым с возможностью прикладывать прямую растягивающую или сжимающую нагрузку вдоль оси (A) к передающему элементу (32, 32'', 32'''). Обеспечивается возможность эффективно противостоять передаче вибраций, имеющих переменный частотный диапазон. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Область техники

Настоящее изобретение относится к устройству демпфирования вибрации и к способу демпфирования вибрации для винта воздушного судна, допускающего зависание.

Хотя это описание ссылается на вариант применения в вертолете, демпфирующее устройство может применяться к любому другому устройству, например, к станку, лодке или наземному транспортному средству, имеющему источник вибрации и область, которую желательно изолировать, в максимально возможной степени, от этого источника вибрации.

Уровень техники

Известные вертолеты по существу содержат фюзеляж, несущий винт, позиционированный в верхней части фюзеляжа и вращающийся вокруг его оси, и хвостовой винт, расположенный в заднем конце фюзеляжа. Известные типы вертолетов также содержат пару поверхностей горизонтального хвостового оперения и пару поверхностей вертикального хвостового оперения.

Более подробно, винт, в свою очередь, по существу содержит втулку, вращающуюся вокруг вышеуказанной оси и оснащенную множеством лопастей, радиально закрепленных консольным способом на вышеуказанной втулке, и вал несущего винта, который может соединяться с редуктором и в силу этого с приводным элементом, функционально соединенным с втулкой, чтобы приводить ее во вращение.

Вращение лопастей на высоких угловых частотах вращения вызывает, при использовании, формирование вибрационного механического напряжения как на плоскости винта, так и перпендикулярно к ней; это механическое напряжение передается в вал несущего винта и, как следствие, в вертолет.

Чтобы ограничивать передачу этих вибраций, обычно вибраций, которые находятся на плоскости винта, в вал несущего винта, общеизвестно использовать демпфирующие устройства, переносимые посредством винта и обычно настраиваемые на конкретную частоту вышеуказанных вибраций.

Примеры этих демпфирующих устройств описываются в заявках на патент GB-A-2014099 и FR-A-2749901.

Помимо этого, заявка на патент WO2008IB01594 описывает демпфирующее устройство, допускающее ограничение формирования и передачи этих вибраций на ведущий вал винта простым и недорогим способом без помех для аэродинамики и функционирования винта.

Более точно, вышеуказанное демпфирующее устройство по существу содержит:

- массу;

- стержень, который коаксиально поддерживается на первом осевом конце посредством вала и соединяется с массой на втором осевом конце, противоположном по отношению к первому концу.

Более точно, осевая жесткость стержня является достаточно высокой, чтобы ограничивать массу в практически фиксированной позиции вдоль оси винта.

В противном случае, жесткость при изгибе стержня является такой, чтобы обеспечивать вибрацию массы вдоль направлений, практически перпендикулярных оси винта. Масса и жесткость выбираются таким образом, чтобы обеспечивать то, что собственная частота изгибных колебаний результирующей системы равна характеристической частоте вращения винта, и в силу этого преимущество системы заключается в том, чтобы противодействовать передаче вибрационных нагрузок, сформированных посредством винта на его плоскости, в вал несущего винта.

Из этого следует, что вышеописанное демпфирующее устройство допускает эффективное противодействие передаче вибрационных нагрузок, сформированных посредством винта на его плоскости, в вал несущего винта, частота которых находится около точного значения, определенного посредством жесткости при изгибе стержня и посредством веса массы.

Другими словами, вышеописанное демпфирующее устройство представляет собой "пассивный" элемент, настроенный на конкретное значение частоты вибраций, которые должны ослабляться.

Более точно, способность ослаблять вибрации вышеуказанного демпфирующего устройства существенно падает, как только частота вышеуказанных вибраций отдаляется от собственной частоты устройства.

В промышленности возникает повсеместная необходимость эффективно противостоять передаче вибраций переменной частоты. Это по существу обусловлено введением винтов с переменной частотой вращения в области техники вертолетов, т.е. винтов, имеющих переменные частоты вращения в ходе работы вертолета.

Предложены демпфирующие устройства, которые удовлетворяют эту потребность, например, типа, проиллюстрированного в патенте EP-B-2857313, от имени заявителя, которое имеет возможность активно варьировать частоту вибрации, на которую оно настроено. Тем не менее, демпфирующее устройство, описанное в патенте EP-B-2857313, использует центробежные актуаторы, вращающиеся в противоположных направлениях относительно друг друга, которые формируют силу в направлении, радиальном к оси вращения ведущего вала.

Использование этих центробежных актуаторов делает вышеуказанное демпфирующее устройство относительно дорогим и сложным в изготовлении и требует непрерывной выработки и передачи значительной электрической мощности в ротор.

В промышленности, есть понимание необходимости эффективно противостоять передаче вибраций, имеющих переменный частотный диапазон, посредством использования, в максимально возможной степени, демпфирующих устройств, которые являются простыми и недорогими в создании и техническом обслуживании и которые характеризуются в максимально возможной степени посредством монолитной архитектуры, т.е. без движущихся частей, которые, в окружении, подвергающемся очень высокому вибрационному механическому напряжению, приводят к люфту и в силу этого к износу и нежелательному демпфированию, а также к проблемам усталости.

EP 1528851 раскрывает демпфирующее устройство согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

EP 1035015 раскрывает способ для демпфирования вибраций, передаваемых на приводной вал винта, для воздушного судна согласно ограничительной части пункта 14 формулы изобретения.

Сущность изобретения

Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы изготавливать демпфирующее устройство, которое обеспечивает удовлетворение вышеуказанных потребностей простым и недорогим способом.

Вышеуказанная цель достигается посредством настоящего изобретения в той мере, в которой оно относится к демпфирующему устройству, изготовленному согласно устройству, описанному в пункте 1 формулы изобретения.

Настоящее изобретение также относится к способу демпфирования для вибраций, передаваемых в вал несущего винта для воздушного судна, допускающего зависание, согласно способу, описанному в пункте 14 формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Для лучшего понимания настоящего изобретения, ниже описываются четыре предпочтительных варианта осуществления, просто посредством неограничивающего примера и со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 является видом сбоку вертолета с несущим винтом, содержащим демпфирующее устройство, которое изготовлено согласно настоящему изобретению;

Фиг. 2 показывает винт вертолета с фиг. 1 в сечении, содержащий демпфирующее устройство согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, при этом части не показываются полностью для ясности;

Фиг. 3 показывает винт с фиг. 1 в сечении, содержащий демпфирующее устройство согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, при этом части не показываются полностью для ясности;

Фиг. 4 показывает винт с фиг. 1 в сечении, содержащий демпфирующее устройство согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения, при этом части не показываются полностью для ясности; и

Фиг. 5 показывает винт с фиг. 1 в сечении, содержащий демпфирующее устройство согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения, при этом части не показываются полностью для ясности.

Наилучший способ осуществления изобретения

На фиг. 1 ссылка с номером 1 указывает воздушное судно, допускающее зависание, в частности, вертолет, по существу содержащий фюзеляж 2, несущий винт 3, позиционированный в верхней части фюзеляжа 2 и вращающийся вокруг оси A, и хвостовой винт 4, расположенный в заднем конце фюзеляжа 2 и вращающийся вокруг оси, поперечной к оси A.

Более подробно, несущий винт 3 содержит полую втулку 5, центрированную на оси A и переносящую множество лопастей 9 консольного типа, которые проходят радиально к оси A.

Несущий винт 3 дополнительно содержит вал 6 несущего винта, вращающийся вокруг оси A, выполненный как единое целое в угловом направлении со втулкой 5 и соединенный, не показанным способом, с приводным элементом, например, турбиной, переносимой посредством вертолета 1. В частности, вал 6 несущего винта является полым.

Более точно (фиг. 2), вал 6 несущего винта частично размещен во втулке 5 и, за счет шлицевого профиля и кольца с клиновидным сечением, размещенного между валом 6 несущего винта и втулкой 5, выполнен как единое целое в угловом направлении со втулкой 5. В частности, шлицевой профиль аксиально размещен между вышеуказанными клиньями.

Несущий винт 3 также содержит конвейер 10 потока, сконструированный с возможностью направлять аэродинамический поток на винте и в силу этого уменьшать аэродинамическое сопротивление и уменьшать эффект размыва на хвостовом винте.

Более подробно, конвейер 10 потока является кольцевым, проходит вокруг оси A и расположен на противоположной стороне втулки 5 относительно фюзеляжа 2.

Конвейер 10 потока имеет "шляповидную" форму и ограничивается посредством двух поверхностей 11 и 12, аксиально обращенных друг к другу; более конкретно, поверхность 11 аксиально ограничивает конвейер 10 потока на противоположной стороне от втулки 5, тогда как поверхность 12 аксиально ограничивает конвейер 10 потока на стороне, ближайшей к втулке 5.

Поверхность 11 является непрерывной и проходит, с прохождением в радиальном направлении с началом от оси A, на аксиально снижающемся расстоянии от втулки 5.

Поверхность 12 имеет первый круглый периферийный край 13 и второй периферийный край (не показан на фиг. 2), противоположный по отношению к краю 13 и размещаемый радиально крайним относительно периферийного края 13. Кроме того, второй периферийный край поверхности 12 аксиально обращен к периферийному краю поверхности 11.

Поверхности 11 и 12 имеют такую форму, что их осевое расстояние снижается при прохождении в радиальном направлении с началом от оси A.

Более конкретно, поверхность 12, при прохождении от края 13 ко второму краю, сначала отдаляется от втулки 5, а затем приближается к втулке 5.

Поверхности 11 и 12 соединяются между собой посредством усеченно-конусообразного узла, симметричного относительно оси A и имеющего поперечную поверхность, проходящую между поверхностями 11 и 12.

Несущий винт 3 дополнительно содержит устройство 15 демпфирования вибрации.

Устройство 15 преимущественно содержит:

- балку 22, проходящую параллельно оси A, ограниченную валом 6 несущего винта и сконструированную с возможностью изгибно колебаться, при использовании, с тем чтобы противостоять передаче вибраций от лопастей 9 в вал 6 несущего винта и в силу этого в фюзеляж 2; и

- актуатор 30, который содержит стержень 32, функционально соединенный с балкой 22 и проходящий главным образом вдоль оси A, и является управляемым с возможностью прикладывать прямую растягивающую или сжимающую нагрузку вдоль оси к стержню 32, которая является переменной согласно частоте вибраций, которые должны ослабляться.

Таким образом, актуатор 30 варьирует частоты изгибных колебаний балки 22 и настраивает устройство 15 на переменную частоту вибрации в ходе работы вертолета 1 согласно угловой частоте вращения несущего винта 3.

Более точно, если, при работе актуатора 30, балка 22 подвергается растягивающей нагрузке параллельно оси A, собственная частота изгибных колебаний при вибрации балки 22 увеличивается.

В противном случае, если, при работе актуатора 30, балка 22 подвергается сжимающей нагрузке параллельно оси A, собственная частота изгибных колебаний при вибрации балки 22 снижается.

Более подробно, балка 22 является трубчатой, симметричной относительно оси A и, в показанном случае, имеет круглое поперечное сечение.

Устройство 15 дополнительно содержит:

- массу 17, функционально соединенную со втулкой 5 и с валом 6 несущего винта и свободно колеблющуюся в плоскости, параллельной оси A; и

- поддерживающее устройство 20, которое имеет возможность поддерживать массу 17.

Масса 17 размещена на осевом конце балки 22 и задает, вместе с жесткостью при изгибе и массой балки 22, собственную частоту изгибных колебаний балки 22.

В свою очередь, поддерживающее устройство 20 содержит:

- узел 21, который размещает массу 17, прикрепляется к массе 17 и размещается внутри конвейера 10 потока;

- балку 22; и

- трубчатый узел 29, проходящий главным образом вдоль оси A, размещенный внутри и ограниченный валом 6 несущего винта и размещающий и ограниченный балкой 22.

В показанном случае, узел 21 является цилиндрическим и полым.

Узел 21 содержит основание 25, которое находится на плоскости, ортогональной к оси A.

Узел 29 имеет первый осевой конец, соединенный с узлом 14 и размещенный обращенным к массе 17, и второй осевой конец, противоположный по отношению к первому осевому концу и размещенный обращенным к электромотору 31.

В частности, балка 22 выступает консольным способом из основания 25 узла 21 из части, аксиально противоположной по отношению к массе 17.

В частности, балка 22 содержит осевой конец 23 наряду с узлом 21 и осевой конец 24, противоположный по отношению к концу 23 и прикрепленный к валу 6 несущего винта.

Балка 22 частично размещена внутри конвейера 10 потока и частично размещена внутри вала 6 несущего винта и проходит через отверстие в конвейере 10 потока 10.

Что касается варианта осуществления, показанного на фиг. 2, актуатор 30 по существу содержит:

- электромотор 31, который является управляемым с возможностью формировать крутящий момент вокруг оси A; и

- стержень 32, который функционально соединяется с электромотором 31 и подвергается осевой нагрузке, тяговой в показанном случае, согласно работе электромотора 31.

Электромотор 31 содержит раму 33 и выходной элемент 34.

В свою очередь, рама 33 содержит:

- фланец 28, находящийся на плоскости, ортогональной к оси A; и

- множество стоек 27, выступающих консольным способом из фланца 28 к массе 17 и проходящих параллельно оси A.

Стержень 32 также содержит пару осевых концов 36 и 37, противоположных по отношению друг к другу и расположенных обращенными к электромотору 31 и обращенными к массе 17, соответственно.

Стержень 32 частично размещен внутри балки 22.

Актуатор 30 также содержит резьбу 38, винтовой элемент в показанном случае, переносимую посредством выходного элемента 34 электромотора 31, и резьбу 39, внутреннюю резьбу в показанном случае, соединенную с резьбой 38.

В частности, резьба 38 переносится концом 36 стержня 32.

Электромотор 31 предпочтительно имеет питаемый от электричества тип, за счет аккумулятора в показанном случае.

Выходной элемент 34 предпочтительно соединяется с электромотором 31 через планетарный редуктор (не показан подробно).

Несущий винт 3 дополнительно содержит:

- ограничивающий модуль 45, который ограничивает стержень 32 и узел 21 по отношению друг к другу; и

- ограничивающий модуль 46, который ограничивает стержень 32 и узел 29 по отношению друг к другу.

Более подробно, ограничивающий модуль 45 обеспечивает относительное вращение стержня 32 и балки 22 на конце 37 стержня 32.

В случае если осевая нагрузка прикладывается к стержню 32 в направлении к массе 17, т.е. в направлении вверх на фиг. 2, ограничивающий модуль 45 не сбрасывает эту осевую нагрузку на узел 21 и в силу этого на балку 22.

В противном случае, если осевая нагрузка прикладывается к стержню 32 в направлении от массы 17, т.е. в направлении вниз на фиг. 2, ограничивающий модуль 45 сбрасывает эту осевую нагрузку на узел 21 и в силу этого на балку 22. Поскольку балка 22 также ограничивается узлом 29, приложение осевой нагрузки к стержню 32 в направлении от массы 17 вызывает растягивающую нагрузку на стержень 32 и сжимающую нагрузку на ограничивающий модуль 45 и в силу этого на балку 22.

В свою очередь, ограничивающий модуль 45 содержит:

- чашевидный элемент 47, который является полым, прикрепленный к узлу 21 и ограниченный посредством вогнутой поверхности 48 со сферической геометрией; и

- элемент 49, полусферический в показанном случае, который размещает конец 37 стержня 32 и ограничивается посредством поверхности 50, взаимодействующей с поверхностью 48.

Поверхности 48 и 50 являются концентрическими относительно оси A и задают шарнирное соединение, имеющее центр на оси A.

В частности, конец 37 является резьбовым и завинчивается в винтовую крышку 40, размещенную в элементе 49.

В свою очередь, ограничивающий модуль 46 содержит:

- чашевидный элемент 56, который является полым, прикрепленный к валу 6 несущего винта и ограниченный посредством вогнутой поверхности 57 со сферической геометрией; и

- элемент 58, полусферический в показанном случае, который ограничивается посредством поверхности 59, взаимодействующей с поверхностью 57.

Поверхности 57 и 59 являются концентрическими относительно оси A и задают шарнирное соединение, имеющее центр на оси A.

Элемент 58 дополнительно содержит фланец 26, который размещается аксиально на стороне, обращенной к электромотору 31, и соединяется со стойками 27.

Стержень 32 также содержит:

- призматический гребень 41, находящийся рядом с концом 37 и зацепляющий призматическое седло 51, которое задается посредством элемента 49 ограничивающего модуля 45; и

- призматический гребень 42, находящийся рядом с концом 36 и зацепляющий призматическое седло 52, которое задается посредством элемента 58 ограничивающего модуля 46.

Гребни 41 и 42 размещаются между концами 37 и 36.

Седла 51 и 52 проходят вдоль оси A.

Седло 51 также размещает, с люфтом, радиальным оси A, винтовую гайку 40 и конец 37 стержня 32.

Соединение между гребнями 41 и 42 и соответствующими седлами 51 и 52 предотвращает вращение стержня 32 вокруг оси A вследствие трения между резьбами 38 и 39.

В завершение, масса 17 содержит элемент 53 собирателя энергии, позиционированный на массе 17 и функционально соединенный с аккумулятором (не показан), который подает мощность в электромотор 31.

Альтернативно, собиратель 53 может интегрироваться в массе 17.

При использовании, вал 6 несущего винта приводит втулку 5 и лопасти 9 во вращение вокруг оси A и соединяется, через узел 29, с устройством 15.

Более точно, вал 6 несущего винта может вращаться вокруг оси с переменной угловой частотой вращения.

Вращение втулки 5 и лопастей 9 формирует вибрации, которые передаются в вал 6 несущего винта и, из него, в фюзеляж 2 вертолета 1.

Согласно частоте вращения вала 6 несущего винта, актуатор 30 настраивает собственную частоту изгибных колебаний устройства 15 на несколько N относительно частоты вращения, ассоциированной с угловой частотой вращения вала 6 несущего винта, где N является числом лопастей винта.

Более точно, электромотор 31 приводит выходной элемент 34 во вращение вокруг оси A, вызывая, через соединение между резьбой 38 и 39, силу на стержне 32 в направлении от массы 17, т.е. вниз со ссылкой на фиг. 2.

Вследствие того факта, что ограничивающий модуль 45 предотвращает относительное перемещение стержня 32 относительно узла 21 от конца, обращенного к массе 17, эта сила, прикладываемая посредством электромотора 31, вызывает растягивающую нагрузку на стержень 32.

Сила, прикладываемая посредством электромотора 31 к стержню 32, также вызывает сжимающую нагрузку на поддерживающее устройство 20 и в силу этого на балку 22. Это обусловлено тем фактом, что балка 22 поддерживающего устройства 20 аксиально размещена между ограничивающим модулем 45 и узлом 21 и ограничивается валом 6 несущего винта.

Эта сжимающая нагрузка изменяет собственную частоту изгибных колебаний балки 22 и заставляет ее совпадать с частотой вибрации, сформированной посредством винта, т.е. с вибрацией, которой желательно противостоять.

Более точно, чем выше сжимающая нагрузка, действующая на балку 22, тем ниже частота изгибных колебаний балки 22 и в силу этого частота настройки устройства 15.

Соединение между поверхностями 48 и 50 ограничивающего модуля 45 задает шарнирное соединение, имеющее центр на оси A. Это шарнирное соединение обеспечивает изгибание стержня 32 относительно узла 21 и балки 22 в плоскости, параллельной оси A.

Аналогично, соединение между поверхностями 57 и 59 ограничивающего модуля 46 задает дополнительное шарнирное соединение, имеющее центр на оси A. Это дополнительное шарнирное соединение обеспечивает изгибание стержня 32 относительно вала 6 несущего винта в плоскости, параллельной оси A.

Ссылаясь на фиг. 3, ссылка с номером 15' указывает демпфирующее устройство согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения и, предпочтительно, применяется к несущему винту 3'.

Устройство 15' является аналогичным устройству 15 и должно описываться ниже только касательно его отличий по отношению к означенному устройству; по возможности, идентичные или эквивалентные части устройств 15 и 15' должны указываться с идентичными ссылками с номерами.

В частности, устройство 15' отличается от устройства 15 тем, что ограничивающий модуль 45' формируется посредством следующего:

- кольцо 70', центрированное на оси A и ограниченное основанием 25 узла 21;

- фланец 71', центрированный на оси A и ограниченный концом 37 стержня 32;

- кольцо 72', которое размещается в кольцевом плече фланца 71'; и

- множество тел 73' качения, сферических в показанном случае, которые размещаются по окружности вокруг оси A и качаются на фланце 71' и на кольце 72'.

Важно подчеркнуть, что ограничивающий модуль 45' обеспечивает изгибание балки 22 в плоскости, параллельной оси, без вызывания изгибания стержня 32. Это обеспечивает задание нагрузки, действующей на балку 22, всегда практически параллельной оси A и в силу этого максимизацию преимущества в отношении собственной частоты колебания балки 22.

Кроме того, когда электромотор 31 прикладывает силу к стержню 32 в направлении от массы 17, т.е. вниз со ссылкой на фиг. 2, кольцо 70' и фланец 71' прижимают кольцо 72' через тела 73' качения и в силу этого узел 21 и балку 22.

Из этого следует, что ограничивающий модуль 45' преобразует растягивающую нагрузку на стержень 32 в сжимающую нагрузку на балку 22, соответственно, изменяя частоту изгибных колебаний балки 22.

Эта конкретная конфигурация имеет цель задания сжимающей нагрузки всегда вертикальной и неколебательной, что реализовано в ранее проиллюстрированном устройстве 15, которое максимизирует преимущество изменения частоты балки 22.

Помимо этого, устройство 15' отличается от устройства 15 тем, что оно не включает в себя ограничивающий модуль 46.

Узел 29' отличается от узла 29 тем, что он переносит фланец 26 на своем осевом конце, размещенном обращенным к электромотору 31.

Гребень 42' отличается от гребня 42 тем, что он задается посредством конца 36 стержня 32 и размещается в седле 52', заданном посредством рамы 33 электромотора 31.

Работа устройства 15'' является полностью аналогичной работе устройства 15 и в силу этого не описывается подробно.

Ссылаясь на фиг. 4, ссылка с номером 15'' указывает устройство согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения и, предпочтительно, применяется к несущему винту 3''.

Устройство 15'' является аналогичным устройству 15 и должно описываться ниже только касательно его отличий по отношению к означенному устройству; по возможности, идентичные или эквивалентные части устройств 15 и 15'' должны указываться с идентичными ссылками с номерами.

В частности, устройство 15'' отличается от устройства 15 тем, что вместо стержня 32 оно содержит элемент 32'', изготовленный из гибкого материала, например, стального или углеродно-волоконного кабеля с высоким сопротивлением.

Узел 29'' отличается от узла 29 тем, что он переносит фланец 26 на своем осевом конце, размещенном обращенным к электромотору 31.

Кабель 32'' также содержит гребень 42'', расположенный рядом с резьбой 39 и зацепляющий седло 51'', заданное посредством фланца 26 узла 29''.

Ограничивающий модуль 45'' отличается от ограничивающего модуля 45 тем, что он содержит фланец 70'', который скрепляется болтами с узлом 21 и задает сквозное седло 51'' для гребня 41'' кабеля 32''.

Устройство 15'' также отличается от устройства 15 тем, что оно не включает в себя ограничивающий модуль 46.

Работа устройства 15'' является полностью аналогичной работе устройства 15, и описываются только функциональные отличия от устройства 15.

В частности, работа устройства 15'' отличается от работы устройства 15 тем, что работа электромотора 31 вызывает растягивающую нагрузку на кабель 32'', и тем, что фланец 70'' преобразует растяжимое состояние кабеля 32'' в сжимающее состояние балки 22, за счет этого изменяя ее собственную частоту изгибных колебаний и настраивая устройство 15 на корректную частоту демпфирования, ассоциированную с частотой вращения вала 6 несущего винта.

В частности, устройство 15'' может содержать кабель 32'' гораздо длиннее балки 22, при этом модуль 31 актуатора и фланец 26 позиционируются ниже внутри вала несущего винта. Это делает нагрузку, прикладываемую к балке 22, практически параллельной оси A и обеспечивает большую эффективность преимущества изменения собственной частоты балки 22.

Ссылаясь на фиг. 5, ссылка с номером 15''' указывает устройство согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения и, предпочтительно, применяется к несущему винту 3.

Устройство 15''' является аналогичным устройству 15 и должно описываться ниже только касательно его отличий по отношению к означенному устройству; по возможности, идентичные или эквивалентные части устройств 15 и 15''' должны указываться с идентичными ссылками с номерами.

В частности, устройство 15''' отличается от устройства 15 тем, что вместо электромотора 31 оно содержит кольцевую гайку 31''', с внутренней резьбой вдоль оси A и соединенную с резьбой 39, выполненной как единое целое с кабелем 32'''.

Работа устройства 15''' является полностью аналогичной работе устройства 15'', и описываются только функциональные отличия от устройства 15''.

В частности, работа устройства 15''' отличается от работы устройства 15'' тем, что кабель 32''' размещен с вытяжкой посредством ручного манипулирования кольцевой гайкой 31'''.

Из исследования устройства 15, 15', 15'', 15''' согласно настоящему изобретению, преимущества, которые могут достигаться за счет него, являются очевидными.

В частности, устройство 15, 15', 15'', 15''' содержит актуатор 30, который функционально соединяется с балкой 22 и может работать с возможностью прикладывать переменную нагрузку к балке 22 вдоль оси A.

Таким образом, актуатор 30 обеспечивает изменение частоты изгибных колебаний балки 22 и в силу этого настройку устройства 15, 15', 15'', 15''' на переменную частоту вращения вала 6 несущего винта. Таким образом, актуатор 30 обеспечивает противостояние передаче диапазона частот от вала 6 несущего винта в фюзеляж 2. Это является особенно преимущественным, когда устройство 15, 15', 15'', 15''' применяется к вертолетам 1, оснащенным винтами 3, 3', 3'', 3''', имеющими переменную частоту вращения.

В частности, если актуатор 30 прикладывает растягивающую нагрузку к стержню 32, собственная частота изгибных колебаний балки 22 уменьшается относительно собственной частоты изгибных колебаний при отсутствии осевой нагрузки на стержень 32.

Важно подчеркнуть, что актуатор 30 обеспечивает изменение собственной частоты изгибных колебаний балки 22, в частности, способом, простым и недорогим в изготовлении и техническом обслуживании, и без необходимости использования центробежных актуаторов противоположного вращения, как в решениях известного типа, описанным во вводной части настоящего описания.

Актуатор 30 предпочтительно вызывает сжимающую нагрузку на поддерживающее устройство 20 и на массу 17. Это обусловлено тем фактом, что, с одной стороны, поддерживающее устройство 20 и в силу этого балка 22 ограничивается валом 6 несущего винта, а с другой, ограничивающий модуль 45, 45' предотвращает относительное перемещение между поддерживающим устройством 20 и стержнем 32 вдоль оси A и к электромотору 31.

Это обеспечивает продление усталостного ресурса балки 22.

Ограничивающий модуль 45 обеспечивает относительное вращение стержня 32 и балки 22 на конце 37 стержня 32.

Это достигается благодаря шарнирному соединению между поверхностями 48 и 50.

Ограничивающий модуль 45' обеспечивает изгибание балки 22 относительно стержня 32 без относительных помех на конце 37 стержня 32.

Это достигается посредством тел 73' качения. Фактически, тела 73' качения обеспечивают перемещение, в плоскости, ортогональной к оси A, кольца 71' и фланца 72', выполненных как единое целое со стержнем 32, относительно кольца 70', выполненного как единое целое с узлом 21.

Стержень 32 и кабель 32'', 32''' размещаются внутри вала 6 несущего винта, за счет этого уменьшая общие размеры несущего винта 3, 3', 3'', 3'''.

В завершение, очевидно, что модификации и видоизменения могут вноситься в устройство 15, 15', 15'', 15''', описанное и проиллюстрированное в данном документе, без отступления от объема, заданного в формуле изобретения.

В частности, устройство 15, 15', 15'', 15''' может применяться не к вертолету 1, а к любому другому устройству, например, к станку, лодке или наземному транспортному средству, имеющему источник вибрации и часть, которую желательно изолировать от этого источника вибрации.

Помимо этого, устройство 15, 15', 15'', 15''' может применяться к другим частям вертолета 1, например, на платформе днища фюзеляжа 2, чтобы противостоять передаче вибраций в фюзеляж 2.

Масса 17 и поддерживающее устройство 15 могут изготавливаться в качестве одного фрагмента.

Несущий винт 3, 3', 3'', 3''' может применяться к конвертоплану вместо вертолета 1.

Актуатор 30 может вызывать растяжимую вместо сжимающей нагрузки на массу 17. Это требует надлежащего ограничения массы 17 валом 6 несущего винта и стержнем 32 или кабелем 32'', 32'''.

Помимо этого, ограничивающий модуль 45, 45' может:

- предотвращать относительное перемещение между стержнем 32 и поддерживающим устройством 20 в обоих направлениях, параллельных оси A; или

- предотвращать перемещение поддерживающего устройства 20 относительно стержня 32 только в направлении массы 17, т.е. вверх на фиг. 2 и 3.

Claims (43)

1. Демпфирующее устройство (15, 15', 15'', 15'''), выполненное с возможностью сдерживания передачи вибраций на дополнительный элемент (6), содержащее:

- элемент (22) колеблющейся балки, который проходит главным образом параллельно оси (A), ограничивается дополнительным элементом (6) и сконструирован с возможностью изгибного колебания, при использовании, в плоскости, параллельной упомянутой оси (A), чтобы противостоять передаче вибраций на упомянутый дополнительный элемент (6);

- актуатор (30), который содержит передающий элемент (32, 32'', 32'''), функционально соединенный с элементом (22) балки и проходящий главным образом вдоль упомянутой оси (A);

причем актуатор (30) является управляемым для приложения прямой растягивающей или сжимающей нагрузки вдоль упомянутой оси (A) на упомянутый передающий элемент (32, 32'', 32'''), которая является переменной согласно частоте вибраций, которые должны демпфироваться;

отличающееся тем, что упомянутый элемент (22) балки является трубчатым, при этом передающий элемент (32, 32'', 32''') частично размещен внутри упомянутого элемента (22) балки;

причем демпфирующее устройство (15, 15', 15'', 15''') дополнительно содержит массу (17), функционально соединенную с упомянутым элементом (22) балки и размещаемую на осевом конце упомянутого элемента (22) балки.

2. Демпфирующее устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно содержит ограничивающий модуль (45, 45', 45''), который ограничивает упомянутый передающий элемент (32) и упомянутую массу (17), по меньшей мере, в первом направлении, параллельном упомянутой оси (A).

3. Демпфирующее устройство по п. 2, отличающееся тем, что упомянутый ограничивающий модуль (45, 45') выполнен с возможностью оставлять упомянутый элемент (22) балки и передающий элемент (32) свободно вращающимися относительно друг друга или обеспечивать возможность упомянутому элементу (22) балки изгибаться относительно упомянутого передающего элемента (32) в плоскости, параллельной упомянутой оси (A).

4. Демпфирующее устройство по п. 2 или 3, отличающееся тем, что упомянутый ограничивающий модуль (45, 45') ограничивает упомянутый передающий элемент (32) и упомянутый элемент (22) балки только по отношению друг к другу в упомянутом первом направлении, параллельном упомянутой оси (A), и выполнен с возможностью оставлять упомянутый передающий элемент (32) и упомянутый элемент (22) балки свободно перемещающимися относительно друг друга во втором направлении, противоположном упомянутому первому направлению и параллельном упомянутой оси (A).

5. Демпфирующее устройство по любому из пп. 2-4, отличающееся тем, что ограничивающий модуль (45) содержит:

- первый узел (49), который содержит первую поверхность (50), по меньшей мере, частично сферическую и выполненную как единое целое с передающим элементом (32); и

- второй узел (47), который содержит вторую поверхность (48), по меньшей мере, частично сферическую и выполненную как единое целое с элементом (22) балки;

причем первая поверхность и вторая поверхность (50, 48) имеют общий центр на упомянутой оси (A) и являются свободно вращающимися относительно друг друга вокруг упомянутого центра.

6. Демпфирующее устройство по любому из пп. 2-5, отличающееся тем, что ограничивающий модуль (45') содержит:

- первое кольцо (72'), которое выполнено как единое целое с передающим элементом (32);

- второе кольцо (70'), которое выполнено как единое целое с элементом (22) балки; и

- множество тел (73') качения, размещенных между первым кольцом и вторым кольцом (72', 70') на упомянутой оси (A) и выполненных с возможностью обеспечения перемещения первого кольца (72') относительно второго узла (70') в плоскости, параллельной упомянутой оси (A);

причем первое кольцо (72') размещено на аксиально противоположной стороне по отношению ко второму кольцу (70') относительно тел (73') качения и является свободно перемещающимся на противоположной стороне тел (73') качения вдоль упомянутой оси (A).

7. Демпфирующее устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что оно содержит поддерживающее устройство (20), которое поддерживает элемент (22) балки и является аксиально закрепленным в отношении перемещения в пространстве относительно упомянутой оси (A);

причем поддерживающее устройство (20) содержит:

- первую часть (21), взаимодействующую с ограничивающим модулем (45, 45'); и

- вторую часть, прикрепленную к дополнительному элементу (6) и задающую элемент (22) балки;

причем первая часть (21) аксиально размещена между второй частью (22) и ограничивающим модулем (45, 45', 45'') таким образом, что элемент (22) балки подвергается, при использовании, сжимающему состоянию, когда передающий элемент (32, 32'') подвергается, при использовании, растяжимому состоянию.

8. Демпфирующее устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что актуатор (30) содержит:

- приводящий элемент (31, 31'''), который может работать с возможностью приложения крутящего момента, имеющего основной компонент, коаксиальный к упомянутой оси (A); и

- соединительное средство (38, 39), размещенное между приводящим элементом (31, 31''') и передающим элементом (32, 32'') и выполненное с возможностью преобразования, при использовании, крутящего момента, сформированного посредством приводящего элемента (31, 31'''), в нагрузку, действующую на передающий элемент (32, 32'').

9. Демпфирующее устройство по п. 8, отличающееся тем, что приводящий элемент (31, 31''') представляет собой мотор (31), предпочтительно электрический, либо вручную управляемую кольцевую гайку (31''').

10. Демпфирующее устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что элемент (22) балки коаксиально размещает передающий элемент (32, 32'').

11. Демпфирующее устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что передающий элемент (32, 32'') представляет собой стержень (32) с жесткостью на изгиб или гибкий элемент (32'').

12. Винт (3, 3', 3'', 3''') для воздушного судна (1), выполненного с возможностью зависания, отличающийся тем, что он содержит:

- втулку (5), вращающуюся вокруг оси (A) и содержащую, в свою очередь, множество лопастей (9);

- вал (6) несущего винта, соединяемый с приводным элементом воздушного судна (1) и функционально соединенный с втулкой (5), чтобы приводить втулку (5) во вращение вокруг упомянутой оси (A); и

- устройство (15) демпфирования вибрации по любому из предшествующих пунктов, выполненное с возможностью сдерживания передачи вибраций на вал (6) несущего винта;

при этом дополнительный элемент (6) представляет собой вал (6) несущего винта.

13. Винт по п. 12, отличающийся тем, что он содержит дополнительный ограничивающий модуль (46), который выполнен с возможностью размещения между валом (6) несущего винта и передающим элементом (32);

причем дополнительный ограничивающий модуль (46) ограничивает передающий элемент (32) и вал (6) несущего винта, по отношению друг к другу, по меньшей мере, в одном направлении, параллельном упомянутой оси (A), и выполнен с возможностью обеспечения относительного вращения между передающим элементом (32) и валом (6) несущего винта.

14. Способ демпфирования вибраций, передаваемых на ведущий вал (6) винта (3, 3', 3'', 3'''), посредством демпфирующего устройства (15, 15', 15'', 15''') для воздушного судна, выполненного с возможностью зависания, включающий этапы, на которых:

i) приводят втулку (5), содержащую, в свою очередь, множество лопастей (9), во вращение вокруг оси (A);

ii) функционально соединяют ведущий вал (6) с втулкой (5) и с приводным элементом воздушного судна (1); и

iii) обеспечивают изгибное колебание элемента (22) балки демпфирующего устройства (15, 15', 15'', 15''') в плоскости, параллельной упомянутой оси (A), таким образом, чтобы противодействовать передаче упомянутых вибраций, сформированных посредством вращения лопастей (9), в ведущий вал (6);

отличающийся тем, что этап iii) содержит этап, на котором iv) прикладывают, посредством актуатора (30) демпфирующего устройства (15, 15', 15'', 15'''), нагрузку в направлении вдоль упомянутой оси (A) на передающий элемент (32, 32'', 32''') демпфирующего устройства (15, 15', 15'', 15'''), которая является переменной согласно частоте вибраций, которые должны демпфироваться;

причем элемент (22) балки является трубчатым, и передающий элемент (32, 32'', 32''') частично размещен внутри элемента (22) балки;

при этом демпфирующее устройство (15, 15', 15'', 15''') дополнительно содержит массу (17), функционально соединенную с элементом (22) балки и размещаемую на осевом конце элемента (22) балки.

Images