DE2558709A1

DE2558709A1 - Elastomere daempfungseinrichtung

Info

Publication number: DE2558709A1
Application number: DE19752558709
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Brunsch; Emil Dipl Ing Weiland
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Helicopters Deutschland GmbH
Priority date: 1975-12-24
Filing date: 1975-12-24
Publication date: 1977-07-07
Also published as: DE2558709C3; FR2336299B1; GB1571305A; IT1065299B; DE2558709B2; FR2336299A1; US4097193A

Description

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Ottobnmn, 22oDe:-;. 1975 Bl¹ 012 Iin/bu

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Elastomere Dämpfungseinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine elastomere Dämpfungseinrichtung für ein unter dynamischer Verformung schwingungsfähiges Bauteil, insbesondere ein Hubschrauber-Rotorblatt, mit minde-

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s bens ζ v/ei übereinanderliegenden, flächig miteinander verbundenen Abdeck- und Danpfungsschichten, von denen die Abdeckschicht in Richtung der aufzubringenden Dämpfungskraft hochfest ausgebildet ist und die bei einer Schwingung des Bauteils schubbelastete Dänpfungsschicht aus einem visko elastischen Material hoher innerer Reibung besteht.

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Bekannt .ist ein elastomerer Dämpfer dieser Art für gelenkig angeschlossene Hubschrauber-Rotorblätter, der aus übereinanderliegenden Hetallplatten besteht, zwischen die Dämpfungsschichten aus viskoelastischem Material eingeklebt sind. Die Metallplatten sind abwechselnd über Gelenkpunkte am Rotorkopf und am Blattbeschlag verankert. Dieser bekannte Dämpfer hat jedoch den Nachteil, daß er zwei definierte Verankerungen mit einer punktförmigen Einleitung der Dämpfungskraft in das schwingungsfähige Bauteil und einen entsprechend hohen Verschleiß an den Verankerungspunkten aufweist, das äußere Erscheinungsbild beeinträchtigt und bei beengten Platzverhältnissen schwierig einzubauen ist.

Demgegenüber soll erfindungsgemäß eine elastomere Dämpfungseinrichtung der eingangs erwähnten Art geschaffen werden, die für schwingungsfähige Bauteile beliebiger Geometrie eine hochgradige Dämpfung ohne v/esentliche Beeinträchtigung des äußeren Erscheinungsbildes garantiert.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Dämpfungseinrichtung der beanspruchten Gattung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Schichten unter formgleicher Anpassung an die Außenkontur des Bauteils unmittelbar auf diesem im Bereich der dynamischen Verformung angeordnet sind.

Die erfindungsgemäße Dämpfungseinrichtung ist ein integraler Bestandteil des schwingungsfähigen Bauteils und bildet einen allenfalls geringfügig über dessen Außenfläche vorstehenden, mehrschichtigen Belag, der im Bereich der dynamischen Verformung des Bauteils unmittelbar mit diesem verbunden ist, mit der Besonderheit, daß sich die zwischen der Dämpfungseinrichtung

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und dem Bauteil bei Schwingungen desselben wirksamen Belastungen gegenseitig aufheben und keine eigenen, hochbelasteten Yerankerungspunkte zur Übertragung äußerer Kräfte erforderlich sind. Der erfindungsgemäße Dämpfer eignet sich daher in hervorragender Weise zur zuverlässigen und platzsparenden Schwingungsdämpfung von durch Eigenschwingungen reversibel verformbaren Bauteilen ohne Störung der äußeren Form derselben und wird mit besonderem Vorteil fur gelenklose Hubschrauber-Rotorblätter verwendet, wo die Abdeck- und Dämpfungsschichten zur Dämpfung von Blattorsionsschwingungen und/oder -biegeschwingungen im Bereich der Blatthinterkante an der Blattwurzel und/oder auf der Blattdruck- und -saugseite an der Blattwurzel sowie im Bereich der 0,7-fachen Blattlänge angeordnet sind.

In besonders bevorzugter Weise besteht die Abdeckschicht aus einem Faserverbundwerkstoff, und zwar vorzugsweise aus Kohlefaserkunststoff, der sich ohne Schwierigkeiten auch an komplizierter geformte Bauteile anpassen läßt und zugleich eine hohe Festigkeit garantiert.

Im Hinblick auf eine möglichst flache Bauweise ist die Dämpfungsschicht zweekmäßigerweise unter flächiger Verklebung unmittelbar und ohne Zwischenschaltung einer Abdeckschicht auf die Außenfläche des Bauteils aufgebracht.

Als viskoelastische Dämpfungswerkstoffe, die eine hohe dynamische und thermische Festigkeit, konstante physikalische Eigenschaften über große !Temperaturbereiche und ein hohes elastisches Verhalten aufweisen, eignen sich Silikone und verschiedene Gummimischungen, sowie Polyurethan, das wegen seiner günstigen Verklebe- und Yerarbeitungsfähigkeit mit Vorzug verwendet wird.

TJm möglichst große Schubverformungen der Dämpfungsschicht und somit einen hohen Dämpfungsgrad zu erzielen, empfiehlt es sich, die Abdeckschicht am einen Ende verschiebefest mit dem Bauteil zu verbinden. .

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In besonders "bevorzugter V/eise ist ferner die Abdeckechicht von senkrecht zur Sehv/ingungsebene des Bauteils verlaufenden Einschnitten durchsetzt, wodurch vor allem bei einer größeren Axiallänge der Abdeck- und Dämpfungsschichten eine unerwünschte Versteifung des schwingungsfähigen Bauteils verhindert wird.

Um die Dämpfungseinrichtung ohne jegliche Störung der Außenkpjitur des Bauteiles integral mit diesem verbinden zu können, ist sweckmäßigerweise eine Kammer zur Aufnahme der Dämpfungs- und Abdeckschichten im Bereich der dynamischen Verformung des Bauteils vorgesehen.

Für stärkere dynamische Belastungen ist die Dämpfungs einrichtung vorteilhaft erweise mit mehreren, abwechselnd übereinanderliegenden Abdeck- und Dämpfungsschichten versehen, wobei in diesem Pail zweckmäßigerweise aufeinanderfolgende Abdeckschichten jeweils an entgegengesetzten Enden verschiebefest mit dem Bauteil verbunden sind.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Pign. Es zeigt:

Pig. 1 ein gelenkloses Hubschrauber-Rotorblatt mit

mehreren, integral damit verbundenen Däinpfungseinrichtungen in schematischer Darstellung;

Pig. 2 einen Schnitt eines ersten Ausführungsbeispieles der Erfindung in Längsrichtung des Rotorblatts;·

Pig. 3 einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Pig. 4 einen Längsschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung in ebenfalls schematischer Darstellung;

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FIg. 5 einen Schnitt einer erfindungsgemäß ausgebildeten Dämpf ungseinrichtung an der Blatthinterkante im Bereich, der Blattwurzel, in Querrichtung des Rotorblatts.

Gemäß Fig. 1 sind an dem Hubschrauber-Rotorblatt 2 in den Bereichen, die sich bei Eigenschwingungen des Rotorblatts 2 stark reversibel verformen, integrale Dämpfungseinrichtungen 4A, 4B und 40 angebracht, von denen sich die Dämpf ungs einrichtung 4A an der Blatthinterkante 6 im Bereich der Blattwurzel 8 in der Nähe des Beschlages 10 für den Blattanschlußbolzen befindet, während die Dämpf ungs einrichtungen 4B und 40 jeweils sowohl auf der Blattdruck als auch -saugseite im Bereich der Blattwurzel 8 bzw. der ;. 0,7-fachen Blattlänge angeordnet sind.'

Wie die Fign. 2 bis 5 zeigen, haben die Dämpf ungs einrichtungen 4 die Form eines flachen, .mehrschichtigen Belages, der in einer im glasfaserverstärkten Kunststoffmaterial 12 des Rotorblatts 2 ausgebildeten, in Blattlängsrichtung verlaufenden Kammer 14 sitzt und dessen Außenkontur mit dem Blattprofil übereinstimmt. Beim nachträglichen Einbau des Dämpfers ist es jedoch auch möglich, auf die Ausbildung der Kammer 14 zu verzichten und den Belag mit sanften Übergängen an den Rändern unmittelbar auf die Außenfläche des Rotorblatts 2 aufzubringen.

G-emäß Fig. 2 besteht die Dämpfungseinrichtung aus einer Dämpfungsschicht 16, die flächig mit dem Boden der Kammer 14 verklebt ist und aus einem viskoelastischen Material, z.B. Polyurethan, besteht. Auf der Außenseite der Dämpfungsschicht 16 befindet sich eine damit flächig verklebte, in Blattlängsrichtung hochsteife Abdeckschicht 18, die aus Gründen einer leichten Anpassung auch an kompliziertere Raumformen aus einem Faserverbundwerkstoff, vorzugsweise aus Kohlefaserkunststoff, besteht. Bei Schwingungen des Rotorblatts 2 wird die viskoelastische Dämpfungsschicht 16 aufgrund ihrer Verklebung einerseits mit dem sich verformenden Rotorblatt 2 und andererseits mit der in

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Richtung der im Rotorblatt 2 entstehenden Normalsp<annungen hochfesten AMeckschicht 18 schubverformt -und sorgt aufgrund ihrer hohen inneren Reibung für eine starke Schwingungsdämpfung.

Um vor allem bei größeren Axiallängen der Dämpfungseinrichtung 4 eine unerwünschte Versteifung des Rotorblatts 2 durch die Abdeckschicht 18 au'verhindern, ist diese in regelmäßigen Abständen von senkrecht zur Schwingungsebene des Rotorblatts 2 verlaufenden Einschnitten 20 durchsetzt.

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Die Dämpfungseinrichtung⁷gemäß Pig. 3 besteht aus zwei Abdeckschichten 18a und 18b, zwischen die eine viskoelastische Dämpfungs· schicht 16 eingeklebt ist. Die äußere Abdeckschicht 18a ist ebenfalls wieder an das Außenprofil des Rotorblatts 2 angepaßt, -: während die innere Abdeckschicht 18b verschiebbar auf dem Boden dex" Kammer 14 aufliegt. Die Abdeckschichten 18a und 18b sind jeweils an entgegengesetzten Enden mit Randverstärkungen 22a bzw. 22b versehen, die formschlüssig in entsprechende Aussparungen 24a bzw. 24b im glasfaserverstärkten Kunststoffmaterial 12 des Rotorblatts 2 eingreifen. Bei Eigenschwingungen des Rotorblatts 2 in Richtung der Zeichenebene verschieben sich die Abdeckschichten 18a und 18b in Blattlängsrichtung relativ zueinander, wodurch die dazwischenliegende, viskoelastische Dämpfungsschicht 16 ebenfalls wieder schubverformt wird und aufgrund ihrer Dämp fung s wirkung für ein rasches Abklingen der Rotorblatt schwingung sorgt.

Pig. 4 zeigt einen dem Ausführungsbeispiel gemäß Pig. 5 ähnlichen Dämpfer 4, bei dem jedoch die äußeren und inneren Abdeckschichten 18c und 18d an entgegengesetzten Enden nicht formschlüssig, sondern mit Hilfe von spannbandartigen Elementen 26 reibschlüssig am Rotorblatt 2 befestigt sind. Im übrigen entspricht die Dämpfungseinrichtung gemäß Pig. 4 hinsichtlich Aufbau und Wirkungsweise der in Pig. 3 gezeigten, und einander entsprechende Teile sind durch das gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Pig. 5 befindet sich die

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ämpfung einrichtung· 4 an der Hinterkante 6 des Rotorblatts 2 und "bildet einen integrierten, mit dem glasfaserverstärkten Kunststoff 12 des Rotorblatts 2 verbundenen Belag, der in einer Aiifnahmekammer in !Form einer Aussparung 14' angeordnet ist und dessen Außenkontur mit dem Blattprofil übereinstimmt. Der Dämpfer 4 besteht wiederum aus einer hochfesten Abdeckschicht 18e iind einer einerseits mit dieser und andererseits mit dem glasfaserverstärkten Kunststoff 12 im Bereich der Aussparung 14' flächig verklebten, viskoelastischen Dämpfungsschicht 16 und dient in erster Linie dazu, Eigenschwingungen des Rotorblatts 2 in Richtung der Steuerebene zu dämpfen.

Anstelle der gezeigten, einzigen Dämpfungsschicht lassen sich bei höher belasteten Dämpfungseinrichtungen ohne weiteres in entsprechender Weise mehrere viskoelastische Dämpfungsschichten übereinander anordnen, zwischen die jeweils eine in Richtung der Hormalspannungen im schwingungsfähigen Bauteil hochfeste Abdeekschicht eingeklebt ist.

r Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

1.) Elastomere Dämpfungseinrichtung für ein unter dynamischer Verformung schwingungsfähiges Bauteil, insbesondere ein Hubschrauber-Hotorblatt, mit mindestens zwei übereinanderliegenden, flächig miteinander verbundenen Abdeek- und Dämpfungsschichten, von denen die Abdeckschicht in Richtung der aufzubringenden Dämpfungskraft hochfest ausgebildet ist und die bei einer Schwingung des Bauteils schubbelastete Dämpfungsschicht aus einem viskoelastischen Material hoher innerer Reibung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten (\6, 18J unter formgleicher Anpassung an die Außenkontur des Bauteils (2)unmittelbar auf diesem im Bereich der dynamischen Verformung angeordnet sind.

2. Dämpf ungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckschicht (18) aus einem Faserverbundwerkstoff, vorzugsweise aus Kohlefaserkunststoff besteht,

3. Dämpf ungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsschicht (16) unter flächiger Verklebung unmittelbar auf die Außenfläche des Bauteils (2) aufgebracht ist.

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ORIGINAL INSPECTED

4« Diüapfungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Anspx-üche, dadurch gekennzeichnet, 'daß die Dämpfunssschicht ι'1δ) aus
Polyurethan besteht.

5. iJämpf ungs einrichtung nach einem der-vorhergehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab deckschicht ti δ) am einen
Ende verschiebefest mit dem Bauteil (2) verbunden ist
(Eign. 5 und 4).

6. Dämpfungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckschicht (18) von senkrecht zur Schwingungsebene des Bauteils (2.) verlaufenden Einschnitten (20) durchsetzt ist. '

7. Dämpf ungs einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (2) im Bereich der
dynamischen Verformung mit einer Kammer (14) zxir Aufnahme der Dämpf ungs- und Abdeckschichten (16, 18) versehen ist.

8. Dämpfungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere, abwechselnd übereinanderliegeiide Dämpfungs- und Abdeckschichten (16, 18). · .

9. Dämpfungs einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß aufeinanderfolgende Abdeckschichten (18a, 18b; 18c, 18d)
jeweils an entgegengesetzten Enden verschiebefest mit dem
Bauteil (2) verbunden sind, (J?ign. 3 und 4). ·

10. Dämpfungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten (16, 18) an einem
gelenklosen Hubschrauber-Rotorblatt (2) im Bereich der Blatthinterkante (6) an der Blattwurzel (8) und/öder auf der
Druck- und' Saugseite an der Blattwurzel und im Bereich der
0,7-fachen Blattlänge angeordnet sind.

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