Hélice, en particulier hélice aérienne, pourvue d'un dispositif pour amortir les vibrations de l'hélice dans la direction de l'axe de rotation de cette dernière. La présente invention se rapporte à une hélice, en particulier à une hélice pourvue d'un dispositif pour amortir les vibrations de l'hélice dans la direction de l'axe de rotation de l'hélice dont le moyeu peut se déplacer axialement sur l'arbre de commande.
Il est connu, dans les hélices aériennes à pales ajustables, de monter le moyeu d'hélice d'une manière coulissable sur l'arbre d'hélice et de tirer profit du mouvement axial que l'hélice peut ainsi exécuter, pour réaliser un ajustage automatique de l'angle d'orientation des pales de l'hélice. Dans certaines installa tions connues établies à cet effet, des masses centrifuges agissent en outre sur les moyens de commande servant au réglage de l'angle d'orientation de pales de l'hélice, l'action de ces masses centrifuges ayant lieu à l'encontre de la tendance des pales d'hélice d'amoindrir leur angle d'orientation par suite d'un effet de torsion lors d'une vitesse de rotation crois sante de l'hélice.
Toutefois, dans ces instal- lations connues, il est impossible d'amortir les vibrations des pales d'hélice dans la direc tion de l'axe de rotation. Lesdites masses cen trifuges ne peuvent pas exercer un effet d'amortissement pareil, étant donné que, d'une part, elles ne peuvent pas osciller librement, et que, d'autre part, elles ne peuvent même pas passer à travers leur position radiale, tandis que, dans les installations connues, le mouvement de déplacement axial du moyeu d'hélice sur l'arbre de rotation a simplement pour effet d'actionner les moyens de com mande servant au réglage des pales d'hélice.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'objet de l'invention.
Les fig. 1, 2 et 3 montrent, respectivement en vue en bout, en coupe axiale et en coupe selon la ligne 3-3 de la fig. 2, une hélice d'aéronef à trois pales munie d'un amortis seur de vibrations; Les fig. 4 et 5 montrent, semblablement à une partie de la fig. 2 et<B>à</B> la fi-.<B>3,</B> un ensemble analogue différant du précédent par un détail d'exécution, et la fig. 6, enfin, montre, en coupe axiale partielle, un complément éventuel à l'une des formes d'exécution faisant l'objet des figures précédentes.
Les fig. 1 à 3 concernent un amortisseur de vibrations pour une hélice d'aéronef com portant trois pales 2 portées par un moyeu 4, avec lequel est relié un arbre d'entraînement 6 de façon telle que ledit moyeu soit entraîné en rotation par ledit arbre mais puisse pren dre par rapport à lui un mouvement de cou lissement axial d'une certaine amplitude.
A cet effet est fixé sur l'arbre 6, au moyen d'une clavette, une douille 10 pourvue de rainures longitudinales 12 (fig. 2 et 3). Sur la face interne du moyeu sont prévues autant de rainures 14 qu'il y a de rainures 12, des billes 16 étant disposées dans lesdites rainures 12 et 14 de telle façon que ces billes transmettent le couple de l'arbre '6 au moyeu 4 tout en permettant un coulissement axial dudit moyeu par rapport audit arbre.
Les rainures 12 sont fermées à l'avant par une bague 18, par exemple vissée sur l'extrémité de l'arbre 6. A l'arrière, il est prévu, pour fermer ces mêmes rainures, un épaulement 20 de la douille 10. Pour mainte nir les billes 16 à l'écartement voulu, il est prévu un élément tubulaire cylindrique 22, propre à venir se loger autour de la douille 10, entre cette dernière et le moyeu 4, et muni d'ouvertures emprisonnant les billes 16.
On pourrait également, pour connecter le moyeu à l'arbre, avoir recours à la disposi tion représentée par les fig. 4 et 5.
Selon cette disposition, il est prévu dans le moyeu 4 une ouverture axiale 52 à section polygonale, par exemple carrée, la douille 10 ayant une section de même forme mais de dimensions moins grandes. Sur la surface externe de la douille 10 sont disposés des che mins de roulement creux longitudinaux 54 à fond plat. Des rouleaux transversaux 56 sont interposés entre le fond de ces chemins de roulement et la surface en regard de l'ouver ture 52.
Un élément d'espacement 58, analogue à l'élément 22 décrit plus haut, est prévu pour maintenir les galets à l'écartement voulu.
Cette disposition assure un guidage du moyeu 4 par rapport à l'arbre 6 identique à celui procuré par le dispositif faisant l'objet des fig. 2 et 3.
Dans l'un et l'autre cas, il y a avantage à prévoir des moyens pour assurer le main tien dans la position voulue des éléments de roulement, billes 16 ou rouleaux 56.
Ces moyens sont constitués, ainsi que re présenté sur la fig. 6, par des alvéoles oppo sés 62 et 64 ménagés respectivement dans l'arbre 6 et dans le moyeu 4 et dans lesquels sont engagées les extrémités opposées d'un levier 66 muni de têtes arrondies 68 et 70, ce levier étant articulé en son milieu, autour d'un axe 72, à l'élément d'espacement 22 ou 58.
Ainsi, lorsque le moyeu coulisse, l'élément 22 ou 58 est déplacé et il entraîne les élé ments de roulement qui se trouvent en consé quence toujours correctement situés. Le gui dage est particulièrement correct si le dia mètre des éléments de roulement est égal à la moitié de la distance séparant les centres effectifs de pivotement des têtes 68 et 70 dans les alvéoles 62 et 64.
Quelle que soit la façon dont le moyeu 4 a été relié à l'arbre 6, un dispositif pendu laire rappelé par la force centrifuge dans une position moyenne radiale, est combiné de ma nière telle avec ledit moyeu, que les déplace ments axiaux du moyeu par rapport à l'arbre provoquent un déplacement pulsatoire dudit système pendulaire dans son plan d'oscilla tion, assurant ainsi l'excitation de ce système pendulaire.
Suivant les fig. 1 et 2, l'ensemble de ce système pendulaire et de son dispositif d'exci tation comprend des pendules articulés autour d'axes portés par des organes subissant un déplacement par rapport au moyeu lorsque ce dernier se déplace par rapport à l'arbre. A cet effet, l'épaulement 20 de la douille 10 comporte des oreilles 26, auxquelles sont articulés, par des axes 28 et des roulements à aiguilles 30, des leviers 3.2 propres à oscil ler dans des plans passant par l'axe de l'arbre 6, ces leviers comportant, en leur milieu, une portion renflée 34 en contact à la fois rou lant et glissant avec des surfaces bombées 36 comportées par des ouvertures 38 ménagées dans un prolongement arrière 40 du moyeu 4.
Ainsi, les leviers 32 oscillent lorsque le moyeu 4 se déplace de façon pulsatoire par rapport à l'arbre 6.
A un axe 42 parallèle à l'axe 28 corres pondant, est articulé avec interposition d'un roulement à aiguilles 44, à l'extrémité libre de chacun des leviers 32, un bras 46 portant une masse 48, l'ensemble de ce bras 46 et de sa, masse 48 constituant un pendule suscepti ble d'osciller, dans la même direction, des deux côtés d'une position médiane, position dans laquelle la distance de son centre de gra vité à l'axe de rotation atteint sa valeur maxi mum. On conçoit alors que, lorsque l'hélice commence à tourner, sa traction tend à dé placer le moyeu vers l'avant; mais les masses 48 sont soumises à la force centrifuge qui tend à orienter radialement les leviers 32.
Une position d'équilibre est alors atteinte, l'angle des leviers 32 avec l'axe de rotation dépendant de la vitesse de rotation, de la forme des pales, de la densité de l'air, etc. Ce pendule a donc, en ,dehors de l'effet d'amortissement qu'il exerce sur l'hélice, en core la tendance de maintenir cette dernière dans une position d'équilibre par rapport à l'arbre.
En l'absence de vibration, les pendules s'orientent radialement.
Lorsque les pales entrent en vibration d'avant en arrière, elles tendent à déplacer de façon pulsatoire le moyeu 4 par rapport à l'arbre, ce qui tend à déplacer également de façon pulsatoire les axes d'articulation 42.
Les caractéristiques des divers éléments venant d'être décrits peuvent être déterminées, expérimentalement ou par calcul, de façon telle que les réactions exercées par les pen- dules sur les axes 42, donc sur le moyeu 4, lorsque lesdits pendules oscillent, amène ledit moyeu â osciller axialement en phase avec les oscillations des pales et de préférence avec une amplitude égale.
Lorsque cette condition est réalisée 'et que des efforts alternés s'exercent sur les pales de l'hélice, cette dernière vibre axialement d'un seul bloc sans se déformer, donc sans courir de risques de rupture.
Il semble que les meilleurs résultats sont obtenus, lorsque, avec un dispositif tel que celui montré par les fig. 1 à 3, se trouve sa tisfaite la relation:
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dans laquelle r est la distance séparant l'axe 42 centre de gravité de la masse 48, R est la distance de l'inclinaison des leviers) entre le centre de gravité de ladite masse et l'axe de l'arbre 6, F'1 est la fréquence propre des pales à la vitesse critique,
et F est le nombre de tours de l'arbre par unité de temps pour cette même vitesse critique.
Il est entendu que les pendules pourraient être de toute autre nature que celle indiquée plus haut et qu'ils pourraient être notamment du type bifilaire.
Au cas où il s'agirait d'amortir plusieurs vibrations d'ordre différent, le dispositif d'amortissement décrit plus haut comporterait plusieurs pendules @à fréquences propres dif férentes reliés à l'hélice, chacune de ces fré quences propres correspondant à une vibra tion à amortir.
REVENDICATION:
Propeller, in particular aerial propeller, provided with a device for damping the vibrations of the propeller in the direction of the axis of rotation of the latter. The present invention relates to a propeller, in particular to a propeller provided with a device for damping the vibrations of the propeller in the direction of the axis of rotation of the propeller, the hub of which can move axially on the propeller. drive shaft.
It is known, in aerial propellers with adjustable blades, to mount the propeller hub in a slidable manner on the propeller shaft and to take advantage of the axial movement which the propeller can thus perform, to achieve an adjustment. automatic angle of orientation of the propeller blades. In certain known installations established for this purpose, centrifugal masses also act on the control means serving to adjust the angle of orientation of the blades of the propeller, the action of these centrifugal masses taking place at the against the tendency of the propeller blades to reduce their angle of orientation as a result of a twisting effect at an increasing speed of rotation of the propeller.
However, in these known installations, it is impossible to damp the vibrations of the propeller blades in the direction of the axis of rotation. Said trifugal cen masses cannot exert such a damping effect, since, on the one hand, they cannot oscillate freely, and that, on the other hand, they cannot even pass through their radial position. , while, in known installations, the movement of axial displacement of the propeller hub on the rotation shaft simply has the effect of actuating the control means serving to adjust the propeller blades.
The appended drawing represents, by way of example, two embodiments of the object of the invention.
Figs. 1, 2 and 3 show, respectively in end view, in axial section and in section along line 3-3 of FIG. 2, a three-bladed aircraft propeller fitted with a vibration damper; Figs. 4 and 5 show, similarly to part of FIG. 2 and <B> to </B> the fi-. <B> 3, </B> a similar assembly differing from the previous one by a detail of execution, and fig. 6, finally, shows, in partial axial section, a possible complement to one of the embodiments forming the subject of the preceding figures.
Figs. 1 to 3 relate to a vibration damper for an aircraft propeller comprising three blades 2 carried by a hub 4, with which is connected a drive shaft 6 such that said hub is rotated by said shaft but can take with respect to it an axial sliding movement of a certain amplitude.
For this purpose is fixed on the shaft 6, by means of a key, a bush 10 provided with longitudinal grooves 12 (fig. 2 and 3). On the internal face of the hub are provided as many grooves 14 as there are grooves 12, balls 16 being arranged in said grooves 12 and 14 in such a way that these balls transmit the torque from the shaft '6 to the hub 4 while allowing axial sliding of said hub relative to said shaft.
The grooves 12 are closed at the front by a ring 18, for example screwed onto the end of the shaft 6. At the rear, a shoulder 20 of the sleeve 10 is provided to close these same grooves. To keep the balls 16 at the desired spacing, a cylindrical tubular element 22 is provided, suitable for being housed around the bushing 10, between the latter and the hub 4, and provided with openings trapping the balls 16.
It would also be possible, to connect the hub to the shaft, to have recourse to the arrangement shown in FIGS. 4 and 5.
According to this arrangement, there is provided in the hub 4 an axial opening 52 with a polygonal section, for example square, the sleeve 10 having a section of the same shape but of smaller dimensions. On the outer surface of the sleeve 10 are arranged hollow longitudinal raceways 54 with a flat bottom. Transverse rollers 56 are interposed between the bottom of these raceways and the surface facing the opening 52.
A spacer element 58, similar to element 22 described above, is provided to keep the rollers at the desired spacing.
This arrangement ensures guidance of the hub 4 relative to the shaft 6 identical to that provided by the device forming the subject of FIGS. 2 and 3.
In either case, it is advantageous to provide means to ensure the maintenance in the desired position of the rolling elements, balls 16 or rollers 56.
These means are constituted, as shown in FIG. 6, by opposing cells 62 and 64 formed respectively in the shaft 6 and in the hub 4 and in which are engaged the opposite ends of a lever 66 provided with rounded heads 68 and 70, this lever being articulated in its middle , around an axis 72, to the spacer 22 or 58.
Thus, when the hub slides, the element 22 or 58 is moved and it drives the rolling elements which are therefore always correctly located. The guiding is particularly correct if the diameter of the rolling elements is equal to half the distance between the effective centers of pivoting of the heads 68 and 70 in the cells 62 and 64.
Regardless of the way in which the hub 4 has been connected to the shaft 6, a hanging device, returned by centrifugal force to a radial mean position, is combined in such a way with said hub, that the axial displacements of the hub relative to the shaft cause a pulsating displacement of said pendular system in its oscillation plane, thus ensuring the excitation of this pendular system.
According to fig. 1 and 2, the whole of this pendulum system and of its excitation device comprises pendulums articulated around axes carried by members undergoing a displacement relative to the hub when the latter moves relative to the shaft. For this purpose, the shoulder 20 of the sleeve 10 comprises lugs 26, to which are articulated, by axes 28 and needle bearings 30, levers 3.2 suitable for oscillating in planes passing through the axis of the shaft 6, these levers comprising, in their middle, a swollen portion 34 in both rolling and sliding contact with convex surfaces 36 provided by openings 38 formed in a rear extension 40 of the hub 4.
Thus, the levers 32 oscillate when the hub 4 moves in a pulsating manner relative to the shaft 6.
To an axis 42 parallel to the corresponding axis 28, is articulated with the interposition of a needle bearing 44, at the free end of each of the levers 32, an arm 46 carrying a mass 48, the whole of this arm 46 and its mass 48 constituting a pendulum capable of oscillating, in the same direction, on both sides of a median position, a position in which the distance from its center of gravity to the axis of rotation reaches its value maxi mum. It can then be seen that, when the propeller begins to turn, its traction tends to move the hub forward; but the masses 48 are subjected to the centrifugal force which tends to orient the levers 32 radially.
A position of equilibrium is then reached, the angle of the levers 32 with the axis of rotation depending on the speed of rotation, the shape of the blades, the density of the air, etc. This pendulum therefore has, apart from the damping effect that it exerts on the propeller, still the tendency to maintain the latter in a position of equilibrium with respect to the shaft.
In the absence of vibration, the pendulums orient themselves radially.
When the blades vibrate back and forth, they tend to move the hub 4 in a pulsating manner relative to the shaft, which also tends to move the hinge pins 42 in a pulsating manner.
The characteristics of the various elements just described can be determined, experimentally or by calculation, so that the reactions exerted by the pendulums on the axes 42, therefore on the hub 4, when said pendulums oscillate, causes said hub to oscillate axially in phase with the oscillations of the blades and preferably with an equal amplitude.
When this condition is fulfilled 'and that alternating forces are exerted on the blades of the propeller, the latter vibrates axially in a single block without deforming, therefore without running any risk of breakage.
It seems that the best results are obtained when, with a device such as that shown in FIGS. 1 to 3, is its tisfatisfied relation:
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in which r is the distance separating the axis 42 from the center of gravity of the mass 48, R is the distance of the inclination of the levers) between the center of gravity of said mass and the axis of the shaft 6, F ' 1 is the natural frequency of the blades at the critical speed,
and F is the number of revolutions of the shaft per unit of time for this same critical speed.
It is understood that the pendulums could be of any nature other than that indicated above and that they could in particular be of the bifilar type.
If it is a question of damping several vibrations of different order, the damping device described above would include several pendulums @ at different natural frequencies connected to the helix, each of these natural frequencies corresponding to a vibration. tion to be amortized.
CLAIM: