Вертолет
Изобретение относится к области авиации, в частности к устройствам крепления трансмиссий вертолетов. Вертолет (1) имеет несущий винт (3), фюзеляж (2) и трансмиссию (7), функционально соединенную с несущим винтом. Вертолет (1) содержит несущую конструкцию (14), поддерживающую, по меньшей мере, трансмиссию (7), соединительные средства (20), содержащие первый соединительный элемент (21) и по меньшей мере один второй соединительный элемент (31, 32, 33, 34), присоединенные, соответственно, к несущей конструкции (14) и к фюзеляжу (2). Соединительные средства (20) снабжены эластичными средствами (41), которые расположены между первым и вторым соединительными элементами (21, 31, 32, 33, 34). Первый соединительный элемент (21) имеет фланец (22), соединенный с несущей конструкцией (14), в котором выполнено отверстие с осью, проходящей поперек продольной оси фюзеляжа, и первую и вторую удлиненные секции (23, 24), которые отходят от соответствующих участков фланца (22) в противоположные стороны. Удлиненные секции (23, 24) имеют V-образную форму и содержат по две боковые стенки. Достигается возможность ограничить до минимума передачу вибраций и шума в кабину вертолета. 7 з.п. ф-лы, 8 ил.
Область техники к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к вертолету.
Уровень техники
Известны вертолеты, которые содержат, главным образом: фюзеляж с размещенной в нем передней кабиной для экипажа; несущий винт, установленный сверху в центральной части фюзеляжа, который создает подъемную силу и тягу, необходимые для подъема вертолета и его движения вперед, и рулевой винт, который выступает из хвостового оперения вертолета.
В частности, несущий винт содержит вал трансмиссии и некоторое количество лопастей, шарнирно закрепленных на валу трансмиссии с помощью ступицы.
Вертолет также содержит: по меньшей мере один двигатель; трансмиссию между двигателем и валом трансмиссии; и соединительное устройство, которое соединяет фюзеляж с несущей конструкцией, поддерживающей вал трансмиссии и трансмиссию. Другими словами, фюзеляж «подвешен» к несущей конструкции посредством соединительного устройства.
В нормальном режиме эксплуатации вертолета двигатель воздействует на элементы трансмиссии крутящим моментом. Согласно закону действия и противодействия реактивный крутящий момент передается на несущую конструкцию, а от нее на фюзеляж посредством соединительного устройства. Этот реактивный крутящий момент уравновешивается противодействующим крутящим моментом, которым рулевой винт воздействует на фюзеляж.
Соединительное устройство неизбежно передает вибрацию и шум на фюзеляж, и, следовательно, на кабину, тем самым создавая дискомфорт для экипажа.
В данной отрасли ощущается потребность в том, чтобы ограничить до минимума передачу этой вибрации и шума на кабину, особенно в предопределенных диапазонах частот.
Раскрытие изобретения
Ввиду изложенного задачей настоящего изобретения является обеспечение вертолета такой конструкции, которая позволяет достичь, по меньшей мере, одной из упомянутых выше целей простым и недорогим способом.
Согласно изобретению эта задача решается с помощью вертолета, обладающего признаками пункта 1 формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Предпочтительный, не ограничивающий вариант осуществления настоящего изобретения объясняется ниже в качестве примера со ссылкой на чертежи, где:
Фиг.1 показывает вид сбоку вертолета согласно настоящему изобретению;
Фиг.2 показывает крупномасштабное изображение в перспективе соединительного устройства, образующего часть вертолета по фиг.1;
Фиг.3 показывает крупномасштабное изображение соединительного устройства по фиг.2 в частично разобранном виде;
Фиг.4 показывает частичный разрез соединительного устройства по фиг.2 и 3 на виде сверху;
Фиг.5 показывает разрез узла соединительного устройства по фиг.2-4 с удаленными для наглядности деталями;
Фиг.6-8 показывают последовательные этапы сборки соединительного устройства по фиг.2-5.
Осуществление изобретения
Позиция 1 на фиг.1 обозначает вертолет, который содержит, главным образом, фюзеляж 2 с носовой частью 5, по меньшей мере один двигатель 6 (на фиг.1 показан лишь схематично) и несущий винт 3, установленный сверху на фюзеляже 2, который создает подъемную силу и тягу, необходимые для подъема вертолета 1 и его движения вперед.
Несущий винт содержит, главным образом, вал 10 трансмиссии, ступицу 11, шарнирно соединенную с валом 10, несколько лопастей 12, шарнирно соединенных со ступицей 11 и проходящих в соответствующих направлениях поперек оси А вала 10.
Фюзеляж 2 образует кабину 8, обычно занятую экипажем, которая со стороны, обращенной к несущему винту 3, ограничена стенкой 15 фюзеляжа 2.
Вертолет 1 также содержит трансмиссию 7 (на фиг.1 показана лишь схематично), которая функционально соединяет выходной элемент 13 двигателя 6 с валом 10, а также корпус статора, который поддерживает элемент 13, трансмиссию 7 и вал 10 с возможностью вращения.
Из корпуса статора на фиг.1 показан только короб 14, выступающий из стенки 15 по другую сторону от кабины 8, который поддерживает последнюю ступень трансмиссии 7 и вал 10 с возможностью вращения относительно оси А.
Вертолет 1 также содержит рулевой винт 4, выступающий из хвостового оперения фюзеляжа 2 на противоположной стороне по отношению к носовой части 5, и соединительные средства 16, которые соединяют короб 14 со стенкой 15 фюзеляжа 2.
Соединительные средства 16 содержат, главным образом, следующее:
- несколько (в показанном примере - четыре) тяг 17, которые проходят вдоль соответствующих осей, наклоненных по отношению к стенке 15 и оси А, между боковой поверхностью короба 14 и соответствующими точками крепления на стенке 15; и
- соединительное устройство 20, которое присоединено к нижней кромке короба 14 и к стенке 15, и служит для передачи реактивного крутящего момента на фюзеляж 2.
В частности, реактивный крутящий момент, который согласно закону действия и противодействия равен и направлен противоположно крутящему моменту, передаваемому от двигателя 6 на вал 10 при помощи трансмиссии 7, передается на корпус статора и, следовательно, на короб 14, и уравновешивается противодействующим крутящим моментом, создаваемым рулевым винтом 4.
Соединительное устройство 20 содержит, главным образом, следующее (фиг.4):
- поперечину 21, которая, в свою очередь, содержит фланец 22, прикрепленный болтами к нижней кромке короба 14, в котором имеется круглое отверстие с осью В, через которое проходит ось А; а также две удлиненные секции 23, 24 V-образной формы, которые сужаются по разные стороны относительно оси В и отходят от соответствующих участков фланца 22 в противоположные стороны относительно оси В;
- два соединительных элемента 25, 26, расположенных по разные стороны относительно оси В, каждый из которых содержит две противолежащие пластины 29, перпендикулярные оси В, и две боковые стенки 30, расположенные перпендикулярно между пластинами 29;
- два элемента 31, 32, присоединенных к стенке 15 фюзеляжа 2 и к соответствующим боковым стенкам 30 элемента 25; и
- два элемента 33, 34, присоединенных к стенке 15 фюзеляжа и к соответствующим боковым стенкам 30 элемента 26.
В частности, фланец 22 содержит несколько отверстий 35, равномерно распределенных вокруг оси В, в которые вставлены соответствующие болты (не показаны), прикрепленные к нижней кромке короба 14. Ось В наклонена по отношению к оси А.
Каждая из удлиненных секций 23, 24 содержит две боковые стенки, которые сходятся по разные стороны по отношению к оси В и расположены симметрично относительно соответствующей оси С, D, а также резьбовое отверстие 36 (показано на фиг.5-8), которое проходит вдоль соответствующей оси С, D и имеет открытый первый осевой конец на противоположной стороне по отношению к оси В и закрытый второй осевой конец по другую сторону от первого осевого конца.
Согласно фиг.6 и 7 каждый из элементов 25, 26 содержит гнездо 27 трапециевидной формы, в которое входит соответствующая удлиненная секция 23, 24, и два призматических гнезда 28 прямоугольного сечения, которые расположены по обе стороны гнезда 27 и ограничены соответствующими боковыми стенками 30. В частности, гнезда 28 каждого элемента 25, 26 сообщаются с соответствующим гнездом 27.
Элементы 25, 26 снабжены сквозными отверстиями 37 с осями С, D, которые расположены соосно с отверстиями 36 соответствующих удлиненных секций 23, 24.
При сборке соединительного устройства 20 отверстия 36 соответствующих удлиненных секций 23 и отверстия 37 соответствующих элементов 25, 26 соединяют при помощи соответствующих резьбовых шпилек 45, которые проходят вдоль соответствующих осей С, D.
Оси С, D расположены под углом друг к другу, пересекаются в центре О фланца 22 и образуют плоскость, перпендикулярную оси В.
Оси С, D образуют соответствующие углы β, α с осью нормального полета вертолета 1, которая проходит от рулевого винта 4 к носовой части 5. В частности, углы β, α являются тупыми и равны друг другу.
Ось Е по существу совпадает с продольной осью фюзеляжа 2 и перпендикулярна оси F, показанной на фиг.3, 4, 6, 7 и 8.
Каждая из боковых стенок 30 элемента 25 расположена между соответствующим элементом 31, 32 и соответствующей боковой стенкой удлиненной секции 23.
Аналогичным образом каждая из боковых стенок 30 элемента 26 расположена между соответствующим элементом 33, 34 и соответствующей боковой стенкой удлиненной секции 24.
Каждый из элементов 31, 32, 33, 34 содержит: основную стенку 38, которая стыкуется с соответствующей боковой стенкой 30 соответствующего элемента 25, 26; и две параллельные боковые стенки 39, которые отходят от соответствующих краев стенки 38 в противоположную сторону относительно соответствующего элемента 25, 26.
Каждый из элементов 31, 32, 33, 34 прикреплен к стенке 15 фюзеляжа 2 соответствующим болтом 19 (фиг.2), ось G которого параллельна оси В. В частности, каждый болт 19 проходит через стенки 39 и центральную криволинейную часть стенки 38 соответствующего элемента 31, 32, 33, 34.
Соединительное устройство 20 преимущественно содержит эластичные средства, расположенные между элементами 31, 32 и удлиненной секцией 23, а также между элементами 33, 34 и удлиненной секцией 24.
В частности, соединительное устройство 20 содержит четыре демпфирующих узла 40, которые входят в соответствующие гнезда 28. Каждый из демпфирующих узлов содержит несколько слоев 41 эластомерного материала, в частности вулканизированной резины, которые чередуются с несколькими металлическими пластинами 42 (фиг.4 и 5), соединенными со слоями 41 при помощи соответствующих слоев клеящего вещества (не показаны). В показанном примере слои 41 и пластины 42 имеют прямоугольную форму и расположены в соответствующих плоскостях, параллельных боковым стенкам 30, образующим соответствующие гнезда 28.
Демпфирующие узлы 40 расположены между соответствующими боковыми стенками удлиненных секций 23, 24 и соответствующими элементами 31, 32, 33, 34 и уменьшают передачу вибрации от поперечины 21 на стенку 15.
Каждый демпфирующий узел 40 содержит также две пластины 44, 43, которые выполнены из металла и соединены при помощи клеящего вещества со слоем 41, ближайшим к соответствующей оси С, D, и со слоем 41, ближайшим к соответствующему элементу 31, 32, 33, 34.
Пластина 43 каждого демпфирующего узла 40 снабжена двумя выступами 50, которые направлены в противоположную сторону от соответствующей удлиненной секции 23, 24 и входят в соответствующие гнезда 51 (фиг.5, 7, 8), выполненные в стенке 38 соответствующего элемента 31, 32, 33, 34.
Пластина 44 каждого демпфирующего узла 40 снабжена двумя выступами 52, которые направлены в сторону соответствующей удлиненной секции 23, 24 и входят в соответствующие глухие гнезда 53 (фиг.5, 6, 7), выполненные в боковой стенке соответствующей удлиненной секции 23, 24.
Выступы 50, 52 демпфирующих узлов 40, которые входят в гнезда 28 в элементе 25, проходят вдоль осей, которые параллельны друг другу и по существу перпендикулярны боковым стенкам 30 элемента 25.
Аналогичным образом, выступы 50, 52 демпфирующих узлов 40, которые входят в гнезда 28 в элементе 26, проходят вдоль соответствующих осей, которые параллельны друг другу и по существу перпендикулярны боковым стенкам 30 элемента 26.
Соединение между выступами 50, 52 и соответствующими гнездами 51, 53 обеспечивает передачу реактивного крутящего момента вдоль оси В от удлиненных секций 23, 24 на соответствующие элементы 31, 32, 33, 34.
Вертолет 1 также содержит средства 60 регулировки для установки предварительной нагрузки на слои 41 демпфирующих узлов 40 (фиг.5-8).
Средства 60 регулировки для каждого демпфирующего узла 40 предпочтительно содержат следующее (фиг.5-8):
- две пары шпилек 61, которые имеют параллельные резьбовые концы, проходящие вдоль осей, перпендикулярных соответствующей боковой стенке 30 соответствующего элемента 25, 26;
- две пары резьбовых отверстий 62, которые выполнены в соответствующей боковой стенке 30 соответствующего элемента 25, 26 и в которые входят соответствующие шпильки 61; и
- две пары сквозных отверстий 63, которые выполнены в стенке 38 соответствующего элемента 31, 32, 33, 34 и через которые проходят соответствующие шпильки 61.
В частности, гнезда 51 в каждом элементе 31, 32, 33, 34 расположены между соответствующими отверстиями 63, а гнездо 28, в которое входит демпфирующий узел 40, расположено между соответствующими отверстиями 62.
На фиг.6-8 показана последовательность сборки одной пары демпфирующих узлов 40 соединительного устройства 20.
В частности, на фиг.6-8 показана последовательность сборки демпфирующих узлов 40, расположенных между противоположными боковыми стенками удлиненной секции 23 и соответствующими элементами 31, 32.
То же относится к сборке демпфирующих узлов 40, расположенных между противоположными боковыми стенками удлиненной секции 24 и соответствующими элементами 33, 34, поэтому последовательность этой сборки не показана подробно.
В частности, удлиненную секцию 23 вставляют внутрь гнезда 27 элемента 25 (фиг.6), а резьбовую шпильку 45 пропускают через отверстие 37 и затягивают в резьбовом отверстии 36 (фиг.7).
После этого демпфирующие узлы 40 вставляют внутрь соответствующих гнезд 28 в элементе 25, а элементы 31, 32 прикрепляют к соответствующим боковым стенкам 30 элемента 25 при помощи шпилек 61, чтобы выступы 50, 52 каждого демпфирующего узла 40 вошли в соответствующие гнезда 51, 53, которые имеются в соответствующих элементах 31, 32 и в соответствующих боковых стенках удлиненной секции 23.
Таким образом, демпфирующие узлы 40 оказываются зажатыми в предопределенном положении между соответствующими элементами 31, 32 и соответствующими боковыми стенками удлиненной секции 23 (фиг.8).
На этом этапе шпильку 45 вывинчивают из отверстия 36 и удаляют.
В реальных условиях эксплуатации двигатель 6 вращает вал 10 трансмиссии винта 3 посредством трансмиссии 7.
Вал 10 вращает лопасти 12 посредством ступицы 11, чтобы создать подъемную силу и тягу, требуемые для движения вертолета 1 вперед.
Подъемная сила и тяга передаются на короб 14, а от него, главным образом, посредством тяг 17 на стенку 15 фюзеляжа 2.
Согласно закону действия и противодействия передаваемый от вала крутящий момент создает реактивный крутящий момент на коробе 14, который равен и противоположно направлен по отношению к крутящему моменту на валу 10.
Реактивный крутящий момент через соединительное устройство 20 передается на стенку 15 фюзеляжа 2.
В частности, реактивный крутящий момент передается от удлиненных секций 23, 24 на пластины 44 демпфирующих узлов 40 посредством шпилек 52, которые входят в соответствующие гнезда 53. Затем реактивный крутящий момент предается от пластин 43 демпфирующих узлов 40 на соответствующие элементы 31, 32, 33, 34 посредством шпилек 50, которые входят в соответствующие гнезда 51, и после этого, посредством элементов 31, 32, 33, 34, реактивный крутящий момент передается на стенку 15 фюзеляжа 2.
Работа винта 3 вызывает вибрацию короба 14.
Вибрация короба 14 и шум передаются от короба 14 на фланец 22 и удлиненные секции 23, 24 фланца 22.
Благодаря слоям 41 эластомерного материала, демпфирующие узлы 40 в процессе колебания поглощают эти вибрацию и шум в предопределенных диапазонах частот и предотвращают их передачу на элементы 31, 32, 33, 34 и, следовательно, на стенку 15 фюзеляжа 2.
Другими словами, демпфирующие узлы изолируют элементы 31, 32, 33, 34, соединенные со стенкой 15, от удлиненных секций 23, 24, соединенных с коробом 14.
Предварительную нагрузку на слои 41 устанавливают в зависимости от предопределенного крутящего момента на валу 10 и, следовательно, реактивного крутящего момента на коробе 14.
В частности, предварительную нагрузку на слои 41 устанавливают, увеличивая или уменьшая степень затяжки шпильки 61 в соответствующих отверстиях 62, чтобы отрегулировать усилие зажима, которое действует на соответствующие демпфирующие узлы 40 в направлении, по существу параллельном соответствующим осям G.
Преимущества вертолета 1 согласно настоящему изобретению становятся ясными из представленного выше описания.
В частности, демпфирующие узлы 40 передают реактивный крутящий момент от короба 14 на стенку 15, тем самым, уменьшая передачу вибрации и шума в предопределенных диапазонах частот на стенку 15, и, следовательно, на кабину 8.
То есть слои 41 эластомерного материала расположены между поперечиной 21, прикрепленной к коробу 14, и элементами 31, 32, 33, 34, прикрепленными к стенке 15 фюзеляжа 2, и подвергаются вибрации под действием нагрузок, передаваемых от короба 14.
Другими словами, слои 41 действуют как механические фильтры, которые изолируют стенку 15 от вибрации и шума, передаваемых от короба 14 в предопределенных диапазонах частот.
Частоту колебаний слоев 41 соединительного устройства 20 можно настраивать путем простой замены материала или формы, то есть изменяя жесткость слоев 41.
Таким образом, на этапе проектирования можно выбрать диапазоны частот, в которых нужно предотвратить передачу вибрации и шума на фюзеляж 2.
Другими словами, на этапе проектирования можно настроить демпфирующие узлы 40 на различные диапазоны частот вибрации и шума, в которых нужно уменьшить передачу вибрации и шума на фюзеляж 2.
Средства 60 регулировки, кроме того, позволяют устанавливать предварительную нагрузку на слои 41 демпфирующих узлов.
Тем самым обеспечивается уравновешенность поперечины 21 при воздействии на нее предопределенного реактивного крутящего момента от короба 14 и упругой реакции со стороны слоев 41. Предопределенный реактивный крутящий момент, создаваемый коробом 14, соответствует крутящему моменту на валу 10 в условиях нормального полета вертолета 1.
Очевидно, что в описанный и проиллюстрированный в этом документе вертолет 1 можно внести изменения, не отступая, однако, от объема настоящего изобретения, определяемого в формуле изобретения.
1. Вертолет, содержащий несущий винт, фюзеляж и трансмиссию, функционально соединенную с несущим винтом, а также несущую конструкцию, поддерживающую, по меньшей мере, трансмиссию; первые соединительные средства, которые присоединены к несущей конструкции, вторые соединительные средства, которые присоединены к фюзеляжу, и эластичные средства, которые расположены между указанными первыми и вторыми соединительными средствами, причем первые соединительные средства содержат первый соединительный элемент, имеющий фланец, соединенный с несущей конструкцией, в котором выполнено отверстие с первой осью, проходящей поперек продольной оси фюзеляжа; и первую и вторую удлиненные секции, которые отходят от соответствующих участков фланца в противоположные стороны относительно указанной первой оси, отличающийся тем, что первая и вторая удлиненные секции имеют V-образную форму и содержат по две боковые стенки, которые сходятся по разные стороны относительно первой оси, при этом вторые соединительные средства содержат одну пару вторых соединительных элементов, расположенных на противоположных боковых стенках первой удлиненной секции, и другую пару вторых соединительных элементов, расположенных на противоположных боковых стенках второй удлиненной секции, а эластичные средства содержат по меньшей мере пару первых эластичных элементов, которые расположены между противоположными боковыми стенками первой удлиненной секции и вторыми соединительными элементами, и по меньшей мере пару вторых эластичных элементов, которые расположены между противоположными боковыми стенками второй удлиненной секции и вторыми соединительными элементами.
2. Вертолет по п.1, отличающийся тем, что первая и вторая удлиненные секции имеют, соответственно, вторую и третью оси симметрии, которые пересекаются в центре отверстия фланца и расположены под углом друг к другу и к продольной оси фюзеляжа.
3. Вертолет по п.1, отличающийся тем, что он содержит пару первых демпфирующих узлов и пару вторых демпфирующих узлов, причем каждый из первых демпфирующих узлов содержит несколько первых эластичных элементов, чередующихся с несколькими первыми металлическими элементами и объединенных с ними, а каждый из вторых демпфирующих узлов содержит несколько вторых эластичных элементов, чередующихся с несколькими вторыми металлическими элементами и объединенных с ними.
4. Вертолет по п.1, отличающийся тем, что он содержит средства регулировки для установки предварительной нагрузки на эластичные средства.
5. Вертолет по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит, для каждой удлиненной секции, одну деталь, образующую центральное гнездо, в которое входит указанная удлиненная секция, и пару боковых гнезд, расположенных по обе стороны от центрального гнезда, в которые, по меньшей мере частично, входят эластичные средства, причем противоположные стороны указанной детали соединены с соответствующими вторыми соединительными элементами.
6. Вертолет по п.5, отличающийся тем, что первая и вторая удлиненные секции содержат первые резьбовые отверстия, которые проходят, соответственно, вдоль второй и третьей оси, причем указанные детали, в свою очередь, содержат вторые отверстия, которые проходят, соответственно, вдоль второй и третьей оси, и сообщаются с соответствующими первыми отверстиями, при этом при сборке первых и вторых соединительных средств первые отверстия и соответствующие вторые отверстия могут быть соединены посредством соответствующих первых резьбовых шпилек.
7. Вертолет по п.5, отличающийся тем, что средства регулировки содержат, для каждого из вторых соединительных элементов, по меньшей мере одну вторую шпильку, снабженную резьбой; по меньшей мере одно третье отверстие, выполненное во втором соединительном элементе, через которое проходит вторая шпилька; и по меньшей мере одно четвертое резьбовое отверстие, выполненное в соответствующей детали и находящееся в зацеплении с резьбой второй шпильки.
8. Вертолет по п.1, отличающийся тем, что фюзеляж содержит кабину и стенку, образующую верх кабины, при этом первый соединительный элемент взаимодействует со стенкой, а вторые соединительные элементы прикреплены к указанной стенке.
