(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (13) (1) T3 Int.Cl. B64C 27/1 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 2012/42 EP B1 (4) Tytuł wynalazku: Wirnik śmigłowca (30) Pierwszeństwo: (43) Zgłoszenie ogłoszono: w Europejskim Biuletynie Patentowym nr 2010/19 (4) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 2013/04 (73) Uprawniony z patentu: AGUSTAWESTLAND S.p.A., Samarate, IT (72) Twórca(y) wynalazku: PL/EP T3 FABIO NANNONI, Novara, IT PIERRE ABDEL NOUR, Vergiate, IT DANTE BALLERIO, Caronno Varesino, IT (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Teresa Kuczyńska POLSERVICE KANCELARIA RZECZNIKÓW PATENTOWYCH SP. Z O.O. ul. Bluszczańska Warszawa Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 - 1-8P31747PL00 EP B1 Opis [0001] Niniejszy wynalazek dotyczy wirnika śmigłowca. [0002] Znane są śmigłowce składające się z kadłuba; wirnika głównego zamontowanego w górnej części środkowej części kadłuba; oraz wirnika śmigła ogonowego do przeciwdziałania momentowi obrotowemu przenoszonemu z wirnika głównego na kadłub. [0003] Znane są również przegubowe wirniki główne i/lub wirniki śmigła ogonowego. [0004] W szczególności, wirniki przegubowe zawierają wał napędowy, który obraca się wokół pierwszej osi; piastę, która obraca się integralnie z wałem napędowym wokół pierwszej osi; oraz pewną liczbę łopat wystających z piasty wzdłuż odpowiednich drugich osi, promieniowych w stosunku do pierwszej osi. [000] Każda łopata może obracać się względem piasty wokół odpowiedniej drugiej osi w celu zmiany jej kąta natarcia względem strumienia powietrza, i może swobodnie oscylować względem piasty wokół odpowiedniej trzeciej osi, wykonując tak zwane wahania pionowe. Każda trzecia oś jest poprzeczna do pierwszej i drugiej osi odpowiedniej łopaty. [0006] Każda łopata oscyluje również swobodnie względem piasty i innych łopat wokół odpowiedniej czwartej osi, równoległej do pierwszej osi, realizując tak zwane wychylenia łopaty w płaszczyźnie obrotów (ang. lead-lag movement). [0007] W przemyśle odczuwa się potrzebę tłumienia drgań wzbudzanych wychyleniami łopaty w płaszczyźnie obrotów w szerokim zakresie prędkości obrotowych wału napędowego wokół pierwszej osi, ale bez negatywnego

3 oddziaływania na właściwości aerodynamiczne samego wirnika. [0008] W US-A-2,639,776 ujawniono wirnik do śmigłowca, według nieznamiennej części zastrzeżenia 1. [0009] Celem niniejszego wynalazku jest zapewnienie wirnika śmigłowca skonstruowanego tak, żeby osiągnąć to, co wymieniono powyżej w tani i łatwy sposób. [0010] Według niniejszego wynalazku, zapewniono wirnik śmigłowca jak zastrzeżono w zastrzeżeniu 1. [0011] Korzystny, nieograniczający przykład wykonania niniejszego wynalazku zostanie opisany na przykładzie z pomocą załączonych rysunków, na których: Figura 1 przedstawia widok perspektywiczny śmigłowca zawierającego wirnik; Figura 2 przedstawia widok z boku ogonowej części śmigłowca z Figury 1; Figura 3 przedstawia w powiększeniu widok od czoła wirnika śmigłowca z Figury 1 i 2; Figura 4 przedstawia widok od czoła wirnika z Figury 3, z pewnymi częściami usuniętymi dla przejrzystości; Figura przedstawia widok perspektywiczny wirnika z Figury 3; Figura 6 przedstawia w powiększeniu widok od czoła wirnika śmigłowca z Figury 1 i 2, według niniejszego wynalazku. [0012] Numerem 1 na Figurze 1 oznaczono śmigłowiec, zawierający zasadniczo kadłub 2 mający nos ; wirnik główny 3 na górnej części kadłuba 2, obracający się wokół osi A; oraz wirnik 4 śmigła ogonowego osadzony na płetwie ogonowej wystającej z kadłuba 2 na końcu przeciwległym do nosa. [0013] W szczególności, wirnik główny 3 zapewnia

4 - 3 - śmigłowcowi 1 siłę nośną i siłę ciągu potrzebną do unoszenia i przemieszczania śmigłowca 1 do przodu, podczas gdy wirnik 4 wywiera siłę na płetwę ogonową w celu wytworzenia momentu prostującego działającego na kadłub 2 w celu zrównoważenia momentu obrotowego wywieranego przez wirnik główny 3 na kadłub 2, który w przeciwnym razie obracałby kadłub 2 wokół osi A. [0014] Wirnik 4 jest przegubowy, i zasadniczo zawiera (Figury od 3 do ): 10 1 wał napędowy 10 (pokazany tylko schematycznie na Figurach 4 i ), który obraca się wokół osi B poprzecznej do osi A obrotu wirnika głównego 3; piastę 11 zamontowaną na wale 10 tak, żeby obracała się integralnie z wałem 10 wokół osi B; oraz pewną liczbę łopat 12 wystających z piasty 11 po odpowiednich przeciwległych stronach osi B i ciągnących się wzdłuż odpowiednich osi C poprzecznych do osi B. [001] W szczególności, piasta 11 zasadniczo zawiera: dwie płyty 13 leżące w odpowiednich płaszczyznach prostopadłych do osi B, oddalonych od siebie w kierunku równoległym do osi B, z których każda ma pewną liczbę - w przedstawionym przykładzie, trzy - ramion 14 ciągnących się promieniowo po stronie przeciwnej do osi B; korpus główny 1, umieszczony osiowo pomiędzy płytami 13 i ciągnący się równolegle do osi B; oraz pewną liczbę - w przedstawionym przykładzie, trzy - poprzeczek 16 równoległych do osi B i w pewnej odległości od osi B, równo rozmieszczonych kątowo

5 - 4 - wokół osi B, przy czym każda umieszczona jest pomiędzy odpowiednimi ramionami 14 płyt [0016] W szczególności, korpus 1 zawiera pewną liczbę - w przedstawionym przykładzie, trzy - szczelin (Figura 4) równo rozstawionych kątowo wokół osi B i wychodzących na stronę przeciwległą do osi B. [0017] Każda łopata 12 zawiera część główną wyznaczającą powierzchnie do podtrzymywania/napędu śmigłowca 1; oraz część podstawową 17, która jest promieniowo bardziej wewnętrzna niż część główna względem osi B. [0018] W szczególności, część podstawowa 17 każdej łopaty 12 zawiera zasadniczo trzon 21 (Figury 4 i ) wyznaczający promieniowo wewnętrzny koniec łopaty 12 w stosunku do osi B; oraz element łączący 18, połączony zawiasowo z odpowiednią poprzeczką 16 i umieszczony pomiędzy trzonem 21 i główną częścią odpowiedniej łopaty 12. [0019] Element łączący 18 każdej łopaty 12 jest połączony zawiasowo z odpowiednią poprzeczką 16 tak, żeby przemieszczał się wokół odpowiedniej osi C, wokół odpowiedniej osi E, równoległej do osi B i w pewnej odległości od osi B, oraz wokół odpowiedniej osi D, prostopadłej do osi B i poprzecznej do odpowiedniej osi C. [0020] Element łączący 18 każdej łopaty 12 jest połączony zawiasowo z odpowiednią poprzeczką 16 za pomocą umieszczonego pomiędzy nimi odpowiedniego elastomerowego łożyska 19; przy czym każde elastomerowe łożysko 19 umożliwia odpowiedniej łopacie 12 obracanie się względem piasty 11 wokół środka obrotu F, w którym przecinają się odpowiednie osie C, D, E.

6 [0021] Dlatego każda łopata 12 może swobodnie oscylować względem piasty 11 wokół odpowiedniej osi D, wykonując wahania pionowe. [0022] W wyniku sterowania zewnętrznego, każda łopata 12 może również swobodnie obracać się wokół odpowiedniej osi C względem piasty 11 i pozostałych łopat 12 w celu zmiany jej kąta natarcia względem strumienia powietrza. [0023] W szczególności, część podstawowa 17 każdej łopaty 12 zawiera ramię 20 mimośrodowe względem odpowiedniej osi C, na które jest wywierana siła w wyniku sterowania zewnętrznego mającego na celu obracanie łopaty 12 wokół odpowiedniej osi C. [0024] Każda łopata 12 może również swobodnie oscylować wokół odpowiedniej osi E względem piasty 11 oraz innych łopat 12 w celu wychylania łopat w płaszczyźnie obrotów. [002] Wirnik 4 zawiera również pewną liczbę tłumików 2 drgań (Figury 2 do ), połączonych ze sobą nawzajem i połączonych, każdy, z odpowiednią łopatą 12. [0026] Każdy tłumik 2 drgań służy do tłumienia drgań wytwarzanych przez oscylację odpowiedniej łopaty 12 wokół osi E oraz względem innych łopat 12 i piasty 11, to jest w celu tłumienia drgań wytwarzanych przez wychylenia w płaszczyźnie obrotów odpowiedniej łopaty 12. [0027] Działając promieniowo względem osi B, każdy tłumik 2 drgań jest korzystnie umieszczony pomiędzy osią B i osią E odpowiedniej łopaty 12. [0028] W szczególności, każdy tłumik 2 drgań zawiera korpus 26, korzystnie wykonany ze sztywnego materiału metalowego i wyznaczający wgłębienie 27; oraz element

7 - 6 - elastomerowy 28 umieszczony we wgłębieniu 27. Korpusy 26 tłumików 2 drgań są korzystnie wykonane z materiału metalowego. [0029] Korpus 26 każdego tłumika 2 drgań zawiera: ściankę 30, równoległą do osi B, zwróconą w kierunku korpusu 1 i w pewnej odległości od niego, przez którą przechodzi przelotowo trzon 21; dwie przeciwległe ścianki 31 prostopadłe do osi B i wystające z odpowiednich osiowych krawędzi końcowych odpowiedniej ścianki 30, po przeciwnej stronie do osi B; oraz dwie ścianki 32 leżące w odpowiednich płaszczyznach równoległych do osi B, wystających z odpowiedniej ścianki 30 po stronie przeciwległej do osi B, i umieszczone pomiędzy odpowiednimi ściankami 31 w kierunku równoległym do osi B. [0030] Korpus 26 każdego tłumika 2 drgań zawiera również dwie ścianki 33 równoległe do osi B i wystające z odpowiedniej ścianki 30 po stronie przeciwnej do osi B. W szczególności, ścianki 33 ciągną się od odpowiednich końców, stycznych względem osi B, korpusu 26 odpowiedniego tłumika 2 drgań, zaś pomiędzy odpowiednimi ściankami 33 są umieszczone ścianki 32. [0031] Każda ścianka 30 zawiera część płaską 34 oraz wklęsłą część zakrzywioną. [0032] Każda ścianka 31 zawiera krawędź końcową 36 naprzeciwko ścianki 30. W szczególności, krawędź końcowa 36 każdej ścianki 31 zawiera z kolei płaską część centralną 37 oraz dwie zakrzywione, wypukłe części końcowe 38. [0033] Każdy element elastomerowy 28 jest zasadniczo pryzmatyczny, jest korzystnie wykonany z utwardzonej

8 gumy i połączony ze ściankami 31, 32 odpowiedniego korpusu 26 za pomocą warstw kleju, niepokazanych. [0034] Każde wgłębienie 27 jest ograniczone ściankami 32 odpowiedniego korpusu 26 w kierunku stycznym do osi B, oraz częścią ścianki 30 odpowiedniego korpusu 26 umieszczoną pomiędzy odpowiednimi ściankami 32, promieniowo wewnątrz względem osi B. [003] Osiowo względem osi B, każde wgłębienie 27 jest ograniczone częściami odpowiednich ścianek 31 ograniczonych częściami 37 odpowiednich krawędzi końcowych 36. [0036] W nawiązaniu do Figury 4, trzon 21 każdej łopaty 12 zawiera część główną 39a sprzęgającą się z gniazdem wyznaczonym przez element elastomerowy 28 odpowiedniego tłumika 2 drgań; oraz część końcową 39b, która jest promieniowo bardziej wewnętrzna niż część główna 37 względem osi B. W szczególności, część końcowa 39b każdego trzonu 21 wystaje ze ścianki 30 odpowiedniego tłumika 2 drgań w kierunku osi B i mieści się luźno wewnątrz odpowiedniej szczeliny. [0037] Szczeliny wyznaczają odpowiednie blokujące powierzchnie bezpieczeństwa dla końcowych części 39b odpowiednich trzonów 21, w celu zapobiegania nadmiernym oscylacjom odpowiednich łopat 12 wokół odpowiednich osi D i E pochodzących od działania wirnika 4. [0038] Tłumiki 2 drgań są połączone ze sobą nawzajem, wyznaczając odpowiednie ramiona pierścienia 41 otaczającego korpus 1 piasty 11. [0039] W szczególności, każdy tłumik 2 drgań zawiera dwie części łączące 42 (Figura ) wystające z odpowiednich ścianek 33, po przeciwnej stronie względem odpowiednich ścianek 32 i stycznie do osi B. [0040] Sąsiednie części łączące 42 sąsiadujących ze

9 sobą tłumików 2 drgań są połączone za pomocą odpowiednich śrub 43 z odpowiednimi osiami równoległymi do osi B. [0041] Tłumiki 2 drgań są połączone tylko z łopatami 12, i nie są połączone bezpośrednio z piastą 11. [0042] Pierścień 41 może zatem swobodnie oscylować wokół osi B w odpowiedzi na wirowanie łopat 12 wokół odpowiednich osi E. [0043] W konkretnym działaniu, wał 10 obraca piastę 11 wokół osi B. [0044] Z kolei obrót piasty 11 obraca razem łopaty 12 wokół osi B. [004] Łopaty 12 są zazwyczaj poddawane różnym obciążeniom aerodynamicznym o różnych składowych w kierunku równoległym do osi B, które pochylają łopaty 12 i piastę 11 wokół odpowiednich osi D względem wału 10, co daje w rezultacie pionowe wahanie łopat 12. [0046] To pionowe wahanie zmienia odległość pomiędzy środkiem masy każdej łopaty 12 i osią B. [0047] W celu zachowania momentu pędu względem osi B, każda łopata 12 obraca się wokół odpowiedniej osi E, przyspieszając swoją prędkość obrotową względem osi B, w miarę jak jej środek masy zbliża się do osi B. [0048] Z drugiej strony, każda łopata 12 obraca się wokół odpowiedniej osi E, zmniejszając swoją prędkość obrotową względem osi B, w miarę jak jej środek masy odsuwa się od osi B. [0049] Powtarzalne okresowe oscylacje łopat 12 wokół odpowiednich osi E wytwarzają drgania, które są tłumione za pomocą tłumików 2 drgań poprzez odkształcanie elementów elastomerowych 28. [000] Ruch obrotowy łopat 12 wokół odpowiednich osi E ustawia pierścień 41 do zrównoważonego położenia w

10 stosunku do osi B. [001] Na Figurze 6 numerem 4' oznaczono, jako całość, wirnik śmigłowca według niniejszego wynalazku. Wirnik 4' jest podobny do wirnika 4 i opisano go poniżej tylko w odniesieniu do różnic pomiędzy nimi; wszystkie odpowiadające sobie lub równoważne części wirników 4, 4' są oznaczone, tam gdzie jest to możliwe, za pomocą tych samych numerów identyfikacyjnych. [002] W szczególności, wirnik 4' różni się od wirnika 4 tym, że zawiera pewną liczbę - w przedstawionym przykładzie, trzy - tłumików 0' drgań wykonanych z materiału elastomerowego, na przykład z gumy. [003] Każdy tłumik 0' drgań jest wydłużony równolegle do osi B, ma stałą grubość w kierunku promieniowym względem osi B, i jest ograniczony, w przekroju poprzecznym prostopadłym do osi B, dwoma łukami o takim samym kącie i o ich środku na osi B. [004] Promieniowo względem osi B, każdy tłumik 0' drgań znajduje się pomiędzy promieniowo zewnętrzną powierzchnią, w odniesieniu do osi B, korpusu głównego 1 piasty 11, a odpowiednią parą następnych tłumików 2' drgań. [00] W szczególności, każdy tłumik 0' drgań współpracuje z sąsiednimi częściami końcowymi ścianek 30 odpowiednich tłumików 2' drgań. [006] Pierścień 41' jest zatem przymocowany do piasty 11 za pomocą tłumików 0' drgań, a tym samym jest bardziej sztywny niż pierścień 41 w odniesieniu do obrotu wokół osi B. [007] Tłumiki 0' drgań zapewniają również głównie tłumienie drgań związanych z drganiami łopat 12 wokół odpowiednich osi D. [008] Wirnik 4' różni się również od wirnika 4 tym, że

11 trzon 21' każdej łopaty 12 jest całkowicie wbudowany wewnątrz elementu elastomerowego 28 odpowiedniej łopaty 12, oraz tym, że każdy tłumik 2' drgań zawiera trapezowy ząb 1' wystający w kierunku osi B z odpowiedniego korpusu 26', i sprzężony z odpowiednią szczeliną ' wyznaczoną przez główny korpus 1 piasty 11. [009] W szczególności, działając stycznie względem osi B, zęby 1' są naprzemienne z tłumikami 0' drgań. [0060] Działanie wirnika 4' jest podobne do działania wirnika 4, i dlatego nie opisano go szczegółowo. [0061] Z powyższego opisu wynikają wyraźnie zalety wirnika 4' według niniejszego wynalazku. [0062] W szczególności, tłumiki 2' drgań są usytuowane znacznie bliżej promieniowo od osi B. [0063] Dlatego siła odśrodkowa, działająca na tłumiki 2' drgań w trakcie pracy wirnika 4, 4', jest znacznie zmniejszona. [0064] W wyniku tego, siła odśrodkowa, działająca na łopaty 12, w małym stopniu wpływa na tłumienie drgań łopat 12 wokół odpowiednich osi E przez tłumiki 2' drgań. [006] Dlatego tłumiki 2' drgań są również skuteczne przy wysokich prędkościach obrotowych wału napędowego 10 wokół osi B. Jest to szczególnie korzystne, kiedy wirnik 4 jest śmigłem ogonowym, z tego względu, że wały napędowe śmigła ogonowego obracają się zazwyczaj z wysoką prędkością. [0066] Ponadto, wpływ tłumików 2, 2' drgań na ogólną sprawność aerodynamiczną wirnika 4, 4', jest minimalny. [0067] Jest oczywiste, że istnieje możliwość wprowadzenia zmian w wirniku 4, jaki został tutaj opisany i pokazany, jednakże bez wychodzenia poza

12 zakres ochrony, określony w załączonych zastrzeżeniach patentowych. [0068] W szczególności, wirnik 4' może być stosowany jako główny wirnik śmigłowca 1. AGUSTAWESTLAND S.p.A. Pełnomocnik:

13 - 12-8P31747PL00 EP B1 Zastrzeżenia patentowe 1. Wirnik (4') do śmigłowca (1), zawierający: wał napędowy (10) obracający się wokół pierwszej osi (B); piastę (11) integralną kątowo ze wspomnianym wałem napędowym (10) wokół pierwszej osi (B); co najmniej dwie łopaty (12) wystające ze wspomnianej piasty (11), po przeciwnej stronie w stosunku do wspomnianej pierwszej osi (B), i ciągnące się wzdłuż odpowiednich drugich osi (C) poprzecznych do wspomnianej pierwszej osi (B); przy czym każda ze wspomnianych łopat (12) jest ruchoma względem wspomnianej piasty (11) i innych wspomnianych łopat (12) wokół odpowiedniej czwartej osi (E), równoległej do wspomnianej pierwszej osi (B), wokół odpowiedniej wspomnianej drugiej osi (C), oraz wokół odpowiedniej trzeciej osi (D), poprzecznej do wspomnianej pierwszej i odpowiedniej drugiej osi (B, C); oraz pewną liczbę pierwszych tłumików (2') drgań do tłumienia drgań związanych co najmniej z drganiami odpowiednich wspomnianych łopat (12) wokół odpowiednich wspomnianych czwartych osi (E); przy czym wspomniane pierwsze tłumiki (2') drgań są połączone ze sobą nawzajem i każdy z nich jest połączony z odpowiednią łopatą (12); przy czym co najmniej jeden wspomniany tłumik (2') drgań jest umieszczony pomiędzy wspomnianą pierwszą

14 osią (B), a wspomnianą czwartą osią (E) odpowiedniej łopaty (12), w kierunku promieniowym względem wspomnianej pierwszej osi (B); znamienny tym, że zawiera drugi tłumik (0') drgań umieszczony pomiędzy wspomnianą piastą (11) i co najmniej jednym ze wspomnianych pierwszych tłumików (2') drgań. 2. Wirnik według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że co najmniej jedna ze wspomnianych łopat (12) zawiera element łączący (18) połączony zawiasowo ze wspomnianą piastą (11) tak, żeby przemieszczał się wokół odpowiedniej wspomnianej, drugiej, trzeciej i czwartej osi (C, D, E); oraz trzon (21') wyznaczający promieniowo wewnętrzny koniec łopaty (12) względem wspomnianej pierwszej osi (B), i współdziałający z odpowiednim wspomnianym pierwszym tłumikiem (2, 2') drgań. 3. Wirnik według zastrzeżenia 1 albo 2, znamienny tym, że wspomniane pierwsze tłumiki (2') drgań wyznaczają odpowiednie ramiona pierścienia (41') otaczającego wspomnianą pierwszą oś (B). 4. Wirnik według dowolnego z zastrzeżeń poprzednich, znamienny tym, że co najmniej jeden ze wspomnianych pierwszych tłumików (2') drgań zawiera ząb (1 ) sprzęgający się ze szczeliną ( ) wyznaczoną przez wspomnianą piastę (11).. Wirnik według dowolnego z zastrzeżeń 2 do 4, znamienny tym, że każdy wspomniany pierwszy tłumik (2') drgań zawiera element elastomerowy (28), w którym jest zamontowany przelotowo, co najmniej częściowo, wspomniany trzon (21') odpowiedniej wspomnianej łopaty (12); oraz korpus (26) wykonany ze sztywnego materiału

15 i wyznaczający wgłębienie (27) mieszczące wspomniany element elastomerowy (28). 6. Śmigłowiec zawierający wirnik główny (3); oraz wirnik (4') śmigła ogonowego według dowolnego z powyższych zastrzeżeń. 7. Śmigłowiec zawierający wirnik śmigła ogonowego; oraz wirnik główny według dowolnego z zastrzeżeń 1 do. AGUSTAWESTLAND S.p.A. Pełnomocnik:

16

17

18

19

20

21