DE69105345T2 - Haltevorrichtung für Triebwerke. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft Schwingungsisolatoren und insbesondere schwingungsisolierende Haltevorrichtungen von der Art, wie sie insbesondere zum Haltern von Flugzeugtriebwerken geeignet sind.
• Bei manchen Arten von Strahlflugzeugen sind die Turbinentriebwerke an Vorrichtungen befestigt, die an den Flugzeugflügeln aufgehängt sind. Im allgemeinen werden sog. starre Befestigungsträger verwendet, die keine Schwingungen isolieren, da kein Raum für eine flexible Isolatorkonstruktion oder für eine erlaubte Triebwerksbewegung vorhanden ist. Eine brauchbare, schwingungsisolierende Triebwerkshalterung ist häufig erforderlich, um seitliche und vertikale Triebwerkslasten abzustützen, die 4.546 kg (10.000 pounds) oder mehr wiegen, mit Abhebeschüben von etwa 29.326 kg (60.000 pounds). Federraten in seitlicher und vertikaler Richtung müssen Werten von innerhalb ± 15% Rechnung tragen, die von dynamischen Schwingungsanalysen gefordert werden. Die Triebwerksbewegungen dürfen sogar unter Belastungen von 17.287 kg (35.000 pounds) Grenzen von ± 0,5 cm (± 0,20 inches) nicht überschreiten, ohne daß ein Fehler auftritt. Werden in Verbindung mit den Schubverbindungen lediglich eine vordere und eine rückwärtige Halterung verwendet, wird an die hintere Halterung die Anforderung gestellt, eine Rollfederrate von 1,135 x 10&sup6; Joule/Radiant (10.000.000 inch pounds/radiant) zu liefern, wobei sie noch eine seitliche und vertikale Federrate von nur 122.638 nt/cm (70.000 pounds/inch) haben. Typischerweise muß all dies in einem Raum von 27,9 cm x 40,6 cm x 12,7 cm (11" x 16" x 5") hineinpassen. Zusätzlich zu diesen Anforderungen müssen die Befestigungsträger harten Betriebsbedingungen, einschließlich hohen Temperaturen und Schwingungen, standhalten.
• Zur Befestigung von Turbinentriebwerken an Flugzeugen sind verschiedene Konstruktionen bekannt. Beispiele derartiger Konstruktionen können den folgenden US-Patenten entnommen werden: 3 288 404; 3 368 270; 3 727 862; 3 831 888; 4 013 246; 4 022 018; 4 437 627; 4 603 821 und 4 603 822.
• Das US-Patent 3 288 404, erteilt an Schmidt und in Besitz des Inhabers der vorliegenden Anmeldung, offenbart ein Turbinentriebwerkshalterungssystem, das bei einem Helikopter verwendet wird. Das Halterungssystem enthält ein Drehmomentrohr, das in einem elastomeren Lager gehalten ist und sich hiervon wegerstreckende Arme zur Verbindung mit einem Triebwerksträger aufweist.
• Die veröffentlichte europäische Anmeldung Nr. 303 405, die dem US-Patent Nr. 4 805 851 entspricht, das an Herbst erteilt und im Besitz des Inhabers der vorliegenden Anmeldung ist, offenbart ein Turbinentriebswerksbefestigungssystem, das insbesondere zur Befestigung von Turbinentriebwerken an Streben geeignet ist, die an den Flügeln eines Strahlflugzeugs aufgehängt sind. In diesem patentierten System ist ein Paar Arme mittels eines Drehmomentrohrs verbunden, das von einem elastomeren Lager mit einer besonderen Ausgestaltung umgeben ist, das ein Schwenken der Arme um die Achse des Drehmomentrohrs erlaubt, aber ein unabhängiges Schwenken auf ein Minimum begrenzt. Auf diese Weise schafft das Drehmomentrohr Rollsteifheit, d.h. eine Reaktivität auf das Drehen des Triebwerks um seine Längsachse, und eine Reaktivität auf das durch seitliche Windstöße und seitliche Belastungen verursachte Drehmoment, während seitliche und vertikale Turbinenlasten mit relativ niedrigen Federraten abgestützt werden. Ein besonders wünschenswertes Merkmal der Halterung von HerbsL besteht darin, daß sie die Übertragung von Triebwerksschwingungsgeräuschen auf die Flugzeugkabine einschränken kann.
• Während die vorerwähnte Turbinenhalterung von Herbst für den beabsichtigten Zweck zufriedenstellend funktioniert, gibt es Anwendungen für Flugzeugtriebwerkshalterungen, die eine noch höhere Rollsteifheit, eine größere Schwingungsdämpfung und eine längere Lebensdauer sowie eine vertikale und seitliche Lastabstützung für Triebwerke höherer Schubkraft erfordern als diejenigen, die bei der Halterung von Herbst gegenwärtig vorhanden sind. Die vorliegende Erfindung schafft eine Triebwerkshaltevorrichtung, die diesen Anforderungen genügt.
• Die vorliegende Erfindung schafft eine Schwerlasthaltevorrichtung, die insbesondere zum Einsatz bei Anwendungen geeignet ist, die erfordern, daß eine Vielzahl von statischen und dynamischen Belastungen und Bewegungsbedingungen aufgenommen werden, während die Übertragung von Geräuschen entlang der Haltevorrichtung minimiert wird.
• Die vorliegende Erfindung schafft auch eine für ein Flugzeugtriebwerk geeignete Haltevorrichtung, die die erforderliche Lastabstützung zur Verfügung stellt und insbesondere für Schwerlasteinsätze geeignet ist.
• Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Haltevorrichtung für ein Flugzeugturbinentriebwerk, die Federraten aufweist, mit denen die höchst unerwünschten Triebwerksschwingungen erster Ordnung reduziert und hochfrequente Schwingungen gedämpft werden, die zusammen Lärm in der Flugzeugkabine verursachen.
• Zusätzlich schafft die vorliegende Erfindung eine für ein Turbinentriebwerk geeignete Haltevorrichtung, die eine verbesserte Steifheit gegen ein Triebwerksrollen hat, während seitliche und vertikale Lasten mit minimaler Schwingung und Geräuschübertragung auf die Flugzeugkabine abgestützt werden.
• In wenigstens einigen Ausführungsformen schafft die vorliegende Erfindung eine einzigartige, dauerhafte und auf einfache Weise herstellbare Haltevorrichtung zur Halterung eines Turbinentriebwerks mit hoher Schubkraft unterhalb des Flügels eines Flugzeugs, während die Geräuschübertragung auf die Flugzeugkabine minimiert wird.
• Weiterhin schafft die vorliegende Erfindung eine Schwerlasthaltevorrichtung, die insbesondere zum Isolieren von Lärmschwingungen zwischen zwei beabstandeten Konstruktionen geeignet ist, beispielsweise zwischen der Kabine eines Flugzeugs und einem Turbinentriebwerk mit hoher Schubkraft.
• Die Haltevorrichtung weist ein Paar Arme auf, die längs nebeneinander beabstandet zwischen den beiden Strukturen angeordnet sind. Zur Schaffung einer Torsionsverbindung sind Mittel zwischen den beiden Armen vorgesehen, um eine Bewegung relativ zueinander um eine Achse A-A zu unterdrücken, die sich in Querrichtung zu den Armen an einer ersten Stelle erstrecken. Weiterhin sind Mittel vorgesehen, um die Arme an einer der Strukturen in einer Weise zu befestigen, daß ein Schwenken der Arme um die Achse A-A entweder zusammen oder unabhängig voneinander ermöglicht wird. Es sind Mittel vorhanden, um die Arme mit der anderen der beiden Strukturen an einer zweiten Stelle, die von der Achse beabstandet ist, zu verbinden. Die Haltevorrichtung ist gekennzeichnet durch eine Hauptschwingungsisolationsverbindung zwischen den Armen und einer der Strukturen, wobei diese an einer dritten Stelle vorgesehen ist, die von der Schwenkachse A-A beabstandet ist, wobei die Strukturen miteinander in einer Weise verbunden sind, die die Übertragung von Schwingungen zwischen diesen minimiert.
• Die Haltevorrichtung ist insbesondere zum Aufhängen von Turbinentriebwerken mit hoher Schubkraft unterhalb der Flügel geeignet, wobei die Übertragung von Triebwerksgeräuschen auf das Innere der Flugzeugkabine minimiert wird.
• Die vorstehenden und weiteren Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung ersichtlich. In dieser zeigen:
• Fig. 1 eine schematische Seitenansicht, wobei in ausgezogenen Linien ein Turbinentriebwerk dargestellt ist, das unterhalb und vor der vorderen Kante eines Flügels eines Flugzeugs mittels einer hinteren Halteträgervorrichtung gemäß der Erfindung gehaltert ist;
• Fig. 2 eine Seitenansicht des in Fig. 1 dargestellten hinteren Befestigungsbereichs der Halteträgervorrichtung, wobei die Ansicht teilweise weggebrochene und geschnittene Bereiche aufweist, um bestimmte Details der Konstruktion darzustellen;
• Fig. 3 eine Vorderansicht entlang der Linie 3-3 von Fig. 2, wobei der Blick nach hinten relativ zur Bewegungsrichtung des Flugzeugs gerichtet ist;
• Fig. 4 eine Ansicht entlang der Linie 4-4 von Fig. 3, wobei der Blick von unten nach oben zur Triebwerkshalteträgervorrichtung gerichtet ist, wenn diese am Flugzeug montiert ist;
• Fig. 5 eine perspektivische Explosionsdarstellung der erfindungsgemäßen Triebwerkshalteträgervorrichtung;
• Fig. 6 eine perspektivische Explosionsdarstellung des unteren Bereichs der in Fig. 5 dargestellten Vorrichtung und
• Fig. 7 einen vergrößerter Teilschnitt in Querrichtung zur Darstellung der Art und Weise, wie die Triebwerkshaltevorrichtung der vorliegenden Erfindung mit einer Turbinentriebwerksaufhängung verbunden ist.
• Wie in Fig. 1 etwas schematisch dargestellt, ist ein Flugzeugturbinentriebwerk (E) an einer Triebwerksstrebe (S) aufgehängt, die unterhalb eines Flugzeugflügels (W) angeordnet ist. Das Triebwerk E ist normalerweise an den Flügelstrukturen mittels vorderer und hinterer Triebwerkshaltevorrichtungen befestigt. Die vorliegende Erfindung betrifft die hintere Triebwerkshaltevorrichtung, die schematisch innerhalb der umkreisten und als Fig. 2 bezeichneten Fläche von Fig. 1 angedeutet ist.
• Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Triebwerkshaltevorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung getrennt von der Triebwerksstrebe S und dem Triebwerk E gezeigt. Die Haltevorrichtung 10 weist eine Basis 12 auf, die an der Bodenfläche eines geeignet geformten Strukturteils befestigbar ist, das am Boden der Triebwerksstrebenstruktur S gehaltert ist. Ein Paar Ausrichtstifte 12a, 12b stehen nach oben über die Basis 12 vor, um das Ausrichten der Basis 12 während der Montage zu erleichtern. Die Basis 12 ist mit der Triebwerksstrebe S mittels (nicht dargestellter) hochbelastbarer Bolzen befestigt.
• In der offenbarten Ausführungsform ist die Haltevorrichtung in der in Fig. 2 dargestellten Weise am Flugzeug befestigt, wobei die Richtung der Vorwärtsbewegung des Flugzeugs mit dem mit "vorne" bezeichneten Pfeil und die entgegengesetzte, oder nach hinten zeigende Richtung mit dem mit "hinten" bezeichneten Pfeil angegeben ist. Die hier verwendeten Bezeichnungen "seitlich" und "quer" beziehen sich auf Richtungen senkrecht zur Blattebene von Fig. 2. Die Bezeichnung "vertikal" ist durch mit "auf" und "ab" bezeichnete Pfeile angegeben, die in Längsrichtung des die Fig. 1 und 2 enthaltenden Blattes verlaufen. Wie aus Fig. 7 ersichtlich, ist die seitliche Richtung durch die Pfeile angegeben. Die nach vorne zeigende Richtung ist senkrecht zur Ebene von Fig. 7 und erstreckt sich vom Betrachter weg. Anders ausgedrückt, ist die Fig. 7 eine Ansicht, in der in Fig. 1 nach vorne geblickt wird.
• Wie am besten aus Fig. 7 ersichtlich, ist die Basis 12 der Haltevorrichtung zwischen der Flugzeugtriebwerkshaltestruktur S und der Flugzeugtriebwerksaufhängung (H) befestigt. Die Aufhängung H weist aufrechtstehende linke und rechte Nasen H&sub1; bzw. H&sub2; auf, die nach oben in Aussparungen R&sub1; bzw. R&sub2; der Basis 12 vorstehen. Die Aussparungen R&sub1;, R&sub2; sind innerhalb eines Paares linker und rechter herabhängender Flansche 14 bzw. 16 angeordnet, die sich von entgegengesetzten Seiten der Basis 12 aus erstrecken. Die Aufhängernasen H&sub1;, H&sub2; sind an der Haltevorrichtung 10 mittels in Querrichtung verlaufender Stiftanordnungen 18 bzw. 20 in einer noch zu beschreibenden Weise befestigt.
• Die Ausbildung der Basis 12 ist am besten aus Fig. 5 ersichtlich, die eine perspektivische Explosionsdarstellung mit Blickrichtung nach oben zur Haltevorrichtung 10 zeigt, wenn sie unterhalb eines Flugzeugflügels installiert ist, wobei jedoch Verbindungsbolzen aus Gründen der Klarheit entfernt sind und eine Trägervorrichtung 22 für die Triebwerksbefestigung nach unten verschoben ist, so daß innere Details der Basis 12 besser sichtbar sind. Die Basis 12 enthält einen horizontal angeordneten ebenen, plattenförmigen Hauptbereich 13, von dem nach unten gerichtete Flanschmittel 14 und 16 entlang den linken bzw. rechten Seiten herabhängen. Die Flanschmittel, beispielsweise der linke Flansch 14, weisen vordere und hintere Oberflächen 14a, 14b aufs die ähnlich angeordneten Oberflächen 16a, 16b des dazugehörenden rechten Flansches 16 gegenüberstehen. In den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die vorderen Flansche 14a, 16a voneinander weiter beabstandet als die hinteren Oberflächen 14b bzw. 16b. Dies ist jedoch nicht notwendig, falls dies die Raumverhältnisse erlauben.
• Ein Paar Vorsprünge 13a, 13b hängen vom Hauptbereich 13 des Basismittels 12 beabstandet und parallel innerhalb der Flansche 14 bzw. 16 herab. Die Vorsprünge 13a, 13b weisen in Querrichtung ausgerichtete Durchgangsbohrungen auf, die in Registrierung mit Durchgangsbohrungen 14', 16' sind, die innerhalb der linken und rechten Flansche 14 bzw. 16 vorgesehen sind. Die Vorsprünge 13a, 13b und die gebohrten Flansche 14 und 16 schaffen, wie noch beschrieben wird, einen bewegungsbegrenzenden Belastungspfad, um Überlasten anderer Komponenten der Haltevorrichtung 10 aufzunehmen.
• In der Basis 12 sind verschiedene vertikal angeordnete Löcher zur Aufnahme von (nicht dargestellten) Aufnahmebolzen vorgesehen, um die Basis 12 in üblicher Weise mit der Befestigungsstrebe S des Flugzeugtriebwerks verbinden zu können. Die verschiedenen Verbindungsbolzen wurden in Fig. 5 aus Gründen der Klarheit beiseite gelassen. Vorzugsweise besteht die gesamte Basis 12 einschließlich der Flansche 14 und 16 und der Vorsprünge 13a, 13b aus einer monolitischen Konstruktion, die aus einem einstückigen Block aus hochbelastbarem Metall, beispielsweise einem rostfreien Stahl vom Typ 15-5 PH, herausgearbeitet worden ist.
• Die Trägervorrichtung 22 zur Triebwerksbefestigung ist vorgesehen, um die Triebwerksaufhängung H mit der Haltebasis 12 zu verbinden. Wie am besten aus Fig. 5 ersichtlich, paßt die Trägervorrichtung 22 zur Triebwerksbefestigung in den Umgrenzungsbereich der Basisflansche 14 und 16 hinein und ist eng benachbart zur Unterseite des Hauptplattenbereichs 13 der Basis 12 angeordnet. Die Trägervorrichtung 22 zur Triebwerksbefestigung wirkt in einem derart zusammengebauten Zustand mit der Basis 12 zusammen, um eine relativ niedrig profilierte, kompakte Haltekonstruktion zu schaffen, wie in Fig. 3 dargestellt. Wie am besten aus Fig. 4 ersichtlich, die eine Ansicht nach oben in Fig. 3 darstellt, sind die Triebwerksaufhängernasen H&sub1;, H&sub2; seitlich innerhalb entlang der herabhängenden Flansche 14 und 16 und seitlich außerhalb der Vorsprünge 13a, 13b angeordnet.
• Die Trägervorrichtung zur Triebwerksbefestigung, die in Fig. 5 mit 22 bezeichnet ist, weist verschiedene Komponenten auf. Wie am besten aus Fig. 6 ersichtlich, weist die Befestigungsträgervorrichtung 22 ein Paar Arme 24 und 26 auf, die sich beabstandet und parallel in Richtung vorne - hinten des Flugzeugs erstrecken. Die Arme 24, 26 sind an einer ersten Stelle mittels eines Drehmomentrohrs 28 drehverbunden, das eine Bohrung 28' aufweist, die sich längs seiner Längsachse A-A erstreckt. Im vorliegenden Fall ist die erste definierte Stelle vor der Triebwerksaufhängung angeordnet. Es kann jedoch Konstruktionen geben, bei denen es wünschenswert ist, das Drehmomentrohr 28 dahinter anzuordnen.
• Die Arme 24 und 26 sind an einer hinteren Stelle mittels eines Bindeglieds 31 verbunden, das sich zwischen den Armen längs ihrer oberen Ränder erstreckt. Das Bindeglied 31 is steif, jedoch leicht flexibel, und verbindet die Arme in einer Weise, daß eine geringfügige relative Schwenkbewegung um die Achse A-A des Drehmomentrohrs möglich ist. Die Arme 24 und 26 weisen nach vorne gerichtete Vorsprünge 24a bzw. 26a auf und sind nach innen gegeneinander hinter dem Drehmomentrohr 28 versetzt. Auf diese Weise wirken die Arme 24 und 26 mit dem Drehmomentrohr 28 und dem Bindeglied 31 zusammen, um einen offenen, im allgemeinen rechtwinkligen Rahmen F zu bilden (Fig. 6), der im wesentlichen parallel zur Basisplatte 13 angeordnet ist (Fig. 7). Die Arme 24 und 26 sind mit Durchgangsbohrungen 24', 26' versehen, die zu entsprechenden Bohrungen in den Triebwerksaufhängernasen H&sub1;, H&sub2; ausgerichtet sind. Die Bohrungen 14', 16' in den Flanschen 14 und 16 und in den Vorsprüngen 13a und 13b sind erweitert, um einen vertikalen Spielraum zu schaffen, so daß sich die Nasen H&sub1;, H&sub2; vertikal über begrenzte Abstände innerhalb der Aussparungen R&sub1;, R&sub2; bewegen können, wenn die Arme 24 und 26 mit den Triebwerksaufhängernasen H&sub1;, H&sub2; mittels der Stiftanordnungen 18 und 20 verbunden sind.
• Um den Rahmen F an der Basis 12 in einer Weise zu haltern, daß die Rahmenarme 24 und 26 um die Achse A-A des Drehmomentrohrs 28 schwenken können, sind elastomere Lagermittel vorgesehen. Wie am besten aus Fig. 6 ersichtlich, weisen die elastomeren Lagermittel ein Paar obere bogenförmige laminierte, elastomere Lagerbereiche 40a, 42a auf, die die obere Seite des Drehmomentrohrs 28 umfassen, sowie ein diametral gegenüberliegend angeordnetes, komplementäres Paar laminierter elastomerer Lagerbereiche 40b, 42b, die die Unterseite des Drehmomentrohrs 28 umfassen. Das obere Paar elastomerer Lagerbereiche 40a und 42a weisen längliche Vorsprünge 41 bzw. 42 auf, die in geeignet geformten Aussparungen der Basisplatte 13 aufgenommen sind. Das untere Paar Lagerbereiche 40b, 42b sind ähnlich geformt und von einem länglichen Halteelement 43 aufgenommen, das sich in Längsrichtung unterhalb des Drehmomentrohrs 28 erstreckt. Jeder Lagerbereich kann abwechselnde Schichten aus elastomerem Material aufweisen, die mit bogenförmigen Unterlegplatten verklebt und zwischen diesen angeordnet sind. Das Halteelement 43 ist an der Basisplatte 13 mittels Befestigungselementen, beispielsweise dem Paar Befestigungselementen 45 und 46, die in Fig. 3 dargestellt sind, befestigt. Vorzugsweise wirken die Befestigungselemente 45 und 46 mit Abstandhaltern zusammen, die geeignet dimensioniert sind, um die elastomeren Lager 40a, 42a und 40b, 42b in üblicher Weise vorzuspannen. Wünschenswerterweise sind die elastomeren Lagerbereiche mit dem Drehmomentrohr 28 an ihren diametral gegenüberliegenden Seiten verklebt, so daß sie die Last auf Scherung tragen, ohne zu verschieben. Auf diese Weise ermöglichen die elastomeren Lager des Drehmomentrohrs ein Schwenken der Arme 24 und 26 um die Achse A-A bei einer Vertikalbewegung des Triebwerks E, wenn die Arme 24 und 26 mit den Triebwerksaufhängernasen H&sub1; bzw. H&sub2; verbunden sind.
• Die Arme 24 und 26 sind sowohl durch das Drehmomentrohr 28 als auch das Bindeglied 31 miteinander verbunden, so daß sie sich im wesentlichen im Einklang miteinander bewegen, wenn sie um die Achse A-A des Drehmomentrohrs schwenken. Ein begrenztes Maß an unabhängiger Armabweichung relativ zueinander wird jedoch durch die Flexibilität des Bindeglieds 31 aufgenommen. Aus diesem Grund ist das Bindeglied 31 in vertikaler Richtung relativ dünn.
• Um die zur Erreichung einer spezifischen vertikalen Federrate erforderliche Armbewegung zu ermöglichen und eine zusätzliche Halterung für den Rahmen F zu schaffen, ist ein Schwingungsisolationsmittel 50 vorgesehen. Wie am besten aus der Ausführungsform von Fig. 6 ersichtlich, weist das Schwingungsisolationsmittel 50 eine laminierte elastomere Hauptlagerkisseneinrichtung auf, die in Eingriff mit der Unterseite des Bindesglieds 31 ist und mittels einer darunterliegenden Haltekappe 52 gehaltert ist. Die Haltekappe 52 ist am Plattenbereich 13 der Basis 12 mittels einer Vielzahl von (nicht dargestellten) zapfenförmigen Befestigungsabstandshaltern befestigt.
• Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Triebwerksaufhängernasen H&sub1;, H&sub2; an den Armen 24, 26 an einer Stelle befestigt, die näher an der Schwenkachse A-A des Drehmomentrohrs 28 liegt als die Kissenanordnung 50 zur Schwingungsisolation. Dies ist jedoch nicht bei allen Anwendungen erforderlich. Die ungleichen Abstände zwischen den Befestigungspunkten und den vorderen und hinteren Lagerrahmen schaffen eine erwünschte Hebelbetätigung. Auf diese Weise wird beispielsweise ein Teil der Last, die vom Rahmen F getragen wird, auf die Basis 12 mittels des Isolationskissens 50 übertragen, während ein anderer Teil der vom Rahmen F getragenen Last mittels der vorstehend beschriebenen elastomeren Lager des Drehmomentrohrs übertragen werden. Die Last wird hierdurch geteilt.
• Die relative Belastung der vorderen und hinteren elastomeren Vorrichtungen schafft eine Reihe von Vorteilen. Beispielsweise ist durch die Anordnung des Triebwerksbefestigungspunktes zwischen den Schwenklagern und dem Isolationskissen 50 die hohe vertikale Last des Triebwerksgewichtes zwischen diesen elastomeren Elementen aufgeteilt, so daß all diese kleiner ausgebildet werden können. In bisherigen Ausgestaltungen wird die Vertikalbelastung durch eine Spannbelastung der elastomeren Kissen aufgenommen, die mit einem geformten Drehmomentrohr verklebt sind. Bei der vorliegenden Erfindung wird eine Spannbelastung ausgeschaltet. Vielmehr werden Radiallasten auf die elastomeren Schwenklager und nahezu einheitliche, wirksamere Druckbelastungen auf das Isolationskissen aufgebracht. Die elastomeren Lager sind in radialer Richtung sehr steif ausgebildet, so daß sie ihren Teil an vertikaler Last tragen können, ohne überbeansprucht zu werden. Das Isolationskissen kann in Länge und Breite relativ groß ausgebildet werden, um eine niedrige Druckbeanspruchung zu erhalten, sowie dick, um eine niedrige Druckbeanspruchung ohne Zugeständnisse an die Federrate zu erhalten. Die niedrige Druckbeanspruchung ermöglicht auch die Verwendung eines weichen Elastomers (mit niedrigem Modul) mit geringer Setzung und Drift, geringerer Hysteresedämpfung und einem kleineren dynamischen-statischen Steifheitsverhältnis. Hieraus ergibt sich eine längere Wartungszeit, eine bessere Schwingungsdämpfung und eine geringere Triebwerksbewegung, als dies bei anderen Ausbildungen mit den gleichen dynamischen Federraten der Fall ist.
• Während relativ weiche Elastomere im Kissen 50 verwendet werden können, die sich mit Schichten aus unelastischem Material, beispielsweise horizontal angeordneter Metallscheiben, abwechseln, kann das Schwingungsisolationskissen 50 einen Fluidisolator enthalten, der derart ausgebildet sein kann, daß er entweder aktiv oder passiv eine weiter verbesserte Schwingungsisolation innerhalb eines vorbestimmten Bereichs von Triebwerksbetriebsfrequenzen schafft. Ein derartiger Isolator kann beispielsweise derart ausgebildet sein, daß er Schwingungen und Geräusche dämmt, wenn das Triebwerk mit Reiseleistungseinstellung arbeitet, um den Lärm im Flugzeug zu minimieren. Die genaue Art und Weise, wie die gewünschte Vibrationsisolierung erreicht werden kann, ist Konstrukteuren von Fluidhalterungen wohl bekannt. Fluidhalterungen haben den Vorteil, daß sie höhere vertikale und seitliche statische Federraten ermöglichen, die erreicht werden müssen, ohne Zugeständnisse an die Isolation bei den gewünschten Betriebsfrequenzen zu machen.
• Um die seitliche Bewegung des Rahmens F relativ zur Basis 12 zu steuern, wobei die vorbeschriebenen Bewegungen der Arme 24 und 26 erlaubt sind, sind elastomere seitliche Hilfskissenmittel zwischen den Rahmenarmen und den herabhängenden Basisflanschen 14 und 16 vorgesehen. Wie am besten aus Fig. 6 ersichtlich, weisen die seitlichen Hilfskissenmittel ein Paar Kissen 30 und 32 auf, die mit den Armverlängerungen 24a und 26a vor dem Drehmomentrohr 28 in Eingriff sind, sowie ein Paar Kissen 24 und 36, die mit den Armoberflächen 24b und 26b benachbart zum Bindeglied 31 in Eingriff sind. Vorzugsweise bestehen die Kissen 30, 32, 34 und 36 aus laminierten elastomeren Lagern, die aus abwechselnden Schichten aus elastomeren und inelastomeren Materialien zusammengesetzt sind, wobei die Schichten aus elastomerem Material mit flachen Metallscheiben verklebt sind und zwischen diesen angeordnet sind. Diese elastomeren Lagerkissen sind mit den Metallscheiben vertikal angeordnet, d.h. parallel zu den Armoberflächen 24b und 26b und vor den Armverlängerungen 24a und 26a, sowie senkrecht zur Drehmoment-Schwenkachse A-A. Hieraus ergibt sich, daß die Kissen 30, 32, 34 und 36 drucksteif sind, um die seitliche Bewegung zu steuern, jedoch nachgiebig auf Scherung, um die erforderlichen Armbewegungen aufzunehmen.
• Die Fluidhalterungen könnten auch durch die elastomeren seitlichen Hilfslageranordnungen 30, 32, 34 und 36 ersetzt werden, um die vorbeschriebenen Vorteile von Fluidhalterungen in seitlicher Richtung zu schaffen. Unabhängig von der Art des verwendeten seitlichen Kissens ist es jedoch wünschenswert, daß die seitlichen Kissen 30, 32, 34 und 36 derart relativ zu den Befestigungspunkten der Hängernasen angeordnet sind, daß die seitliche elastische Mitte der Anordnung an den Befestigungspunkten beibehalten wird, um seitliche Spanntendenzen des Rahmens F relativ zur Basis 12 zu reduzieren.
• Im Betrieb werden die nach unten gerichteten statischen Lasten, die auf die Arme 24 und 26 über die Triebwerksaufhängernasen H&sub1;, H&sub2; aufgebracht werden, vom elastomeren vorderen Lager und den hinteren Kissenanordnungen 40, 42 und 50 gemäß der vorbeschriebenen Lastaufteilung aufgenommen. Die vertikale Belastung der Arme 24 und 26, die entweder durch ein konstantes Gewicht oder einen konstanten Schub des Triebwerks, durch eine dynamische, nach unten gerichtete Bewegung des Triebwerks E, beispielsweise bei der Landung, oder durch eine plötzliche nach oben gerichtete Bewegung beim Auftreten eines Absinkens verursacht wird, bewirkt, daß die Arme 24 und 26 übereinstimmend um die Achse A-A des Drehmomentrohrs schwenken. Eine Armbewegung um die Achse A-A des Schwenklagers im Gegenuhrzeigersinn (Fig. 6) bewirkt, daß das Bindeglied 31 das Isolationskissen 50 zusammendrückt, während die Bewegung in die entgegengesetzte Richtung eine derartige Kompression aufhebt. Extreme Auslenkungen der Arme 24 und 26 nach oben oder nach unten werden jedoch dadurch unterbunden, daß die Stifte 18 und 20 mit den innerhalb der Vorsprünge 13a, 13b, 14; 16 vorgesehenen Bohrungen in Eingriff gelangen. Da die seitlichen Kissen 30, 32, 34 und 36 zusammen mit ihren unelastischen Scheiben vertikal angeordnet sind, unterliegen sie einer Scherung und ermöglichen es, daß die Arme 24 und 26 mit minimalem Zwang von den Kissen schwenken können, wobei das Kissen 50 den meisten Teil der nach unten gerichteten Last an dieser Stelle abstützen kann. Beim Reagieren auf ein Triebwerksrollmoment um die Längsachse des Triebwerks E werden die Arme 24 und 26 vertikal entgegengesetzt zueinander belastet, so daß einem Lager eine nach unten gerichtete Last und dem anderen eine nach oben gerichtete Last auferlegt wird, sowie ein Drehmoment um die Achse X-X des Drehmomentrohrs auftritt. Eine Überbeanspruchung des Bindeglieds 31 durch entgegengesetzte Bewegungen der Arme 24 und 26, die durch ein Verdrehen des Drehmomentrohrs ermöglicht werden, wird aufgrund seiner geringen Dicke in vertikaler Richtung verhindert. Zur vertikalen Triebwerksbewegung, bei der sich die Arme 24 und 26 im Einklang bewegen, wird die Torsionsbewegung des Drehmomentrohrs 28 von den zugeordneten, axial beabstandeten elastomeren Lagern aufgenommen, da die elastomeren Schichten der Lager eine Scherung zwischen den unelastischen Schichten vollziehen können.
• Die Elastomere, die die verschiedenen elastomeren Lager bilden, sollten beispielsweise, jedoch nicht im Sinne einer Einschränkung, hitzebeständig sein. Ein bevorzugtes Elastomer ist SPE V, das vom Inhaber der vorliegenden Erfindung, Lord Corporation von Erie, PA, hergestellt wird. Die in den Schwenklagern verwendeten elastomeren Elemente können vorzugsweise eine radiale Federrate aufweisen, die etwa 100 mal so steif ist wie diejenige des Isolationsdruckkissens 50, jedoch weniger als 1% der vertikalen Federrate bei der Befestigung der Hängeeinrichtung haben. Weitere wunschenswerte Charakteristiken der Elastomere sind: eine metallische diskontinuierliche Verbindung (niedriger Modul) zwischen dem Triebwerk und dem Flugzeugrahmen zur Geräuschdämpfung hoher Frequenzen, sowie eine sehr graduelle Änderung der Federrate nach dem Einsetzen elastomerer Ermüdung, die visuelle "on-condition" Auswechslungskriterien ermöglicht. Für eine typische hintere Triebwerkshaltelast von 4546 kg (10.000 lbs) ist eine kombinierte vertikale Federrate von 122.638 nt/cm (70.000 lb/in), gemessen an der Aufhängungsbefestigung, wünschenswert, wobei 10% von den vorderen Kissen und Lagern und 90% von dem hinteren Kissen aufgenommen werden. Kombinierte seitliche Federraten von 122.638 nt/cm (70.000 lb/in), die 30% nach vorne und 70% nach hinten aufgeteilt sind, sind ebenfalls wünschenswert. Für die gewählten Elastomere sind Verlustfaktoren (tan delta) in einem Bereich von 0,05 - 0,30 wünschenswert.
• Aus den vorstehenden Ausführungen ergibt sich, daß die vorliegende Erfindung eine Haltevorrichtung für Turbinentriebwerke schafft, die für Schwerlastanwendungen und für Anwendungen geeignet ist, die eine verbesserte seitliche und vertikale Schwingungsisolation erfordern, ohne daß eine derart große Triebwerksbewegung erlaubt wird, wie dies bei bekannten Halterungen möglich ist. Da die Halteträgervorrichtung bekannte Materialien und Herstellungstechniken verwendet, kann sie derart gestaltet werden, daß eine Vielzahl von Betriebsbedingungen erfüllt wird, und kann in einer geradlinigen Weise montiert sowie, falls erforderlich, auf einfache Weise erneuert werden.
• In der offenbarten Ausführungsform schaffen die Triebwerksstrebe unterhalb des Flügels W eine Struktur und die Triebwerksaufhängernasen eine weitere Struktur, die mittels der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung verbunden sind. Es kann jedoch andere Anwendungen geben, in denen die offenbarte Ausführungsform Verwendung finden kann, beispielsweise in verschiedenen Arten von Systemen, bei denen vibrierende Hauptantriebe an verschiedenen Arten von Trägern befestigt werden. Ein wichtiger Aspekt der offenbarten Ausführungsform besteht darin, daß elastomere Materialien im Belastungspfad zwischen der Triebwerksstruktur und seiner Trägerstruktur für die Schwingungsisolation angeordnet sind.
• Bei der offenbarten Ausführungsform erstrecken sich die Arme parallel zum Drehmomentrohr. Es ist jedoch möglich, daß sie bei einigen Anwendungen konvergieren oder divergieren. Die Enden der Arme können durch andere Verbindungsmittel als durch das gezeigte Bindeglied aus Metall verbunden sein, vorausgesetzt, daß die erforderliche Funktion verwirklicht wird. Der Rahmen muß ebenfalls nicht in jedem Fall von den Lagern des Drehmomentrohrs schwenkbar gehaltert sein, sondern kann an einer Stelle, die von der Achse des Drehmomentrohrs getrennt ist, schwenkbar gehaltert sein. Das Drehmomentrohr ist jedoch erforderlich. Während die Aufhängernasen mit den Armen zwischen dem Drehmomentrohr und dem Hauptisolationskissen verbunden sind, kann es Anwendungen geben, bei denen die Arme nach vorne oder hinten über das Drehmomentrohr und das Hauptisolationskissen verlängert sind und die Befestigung an den Armverlängerungen stattfindet. Obwohl die offenbarte Ausführungsform von den Anmeldern zur Zeit als der beste Ausführungsweg betrachtet wird, ist sie nicht begrenzend anzusehen.
• Während daher ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben wurde, sind zahlreiche Modifikationen und Änderungen möglich, ohne den von den Ansprüchen bestimmten Schutzbereich der Erfindung zu verlassen.

Claims (8)

1. Haltevorrichtung (10) zum Verbinden und Schwingungsisolieren zweier beabstandeter Strukturen (S, E), mit

einem Paar Arme (24, 26), die beabstandet und längs zueinander zwischen den Strukturen (S, E) angeordnet sind,

Mitteln (28, 31) zum Schaffen einer Torsionsverbindung zwischen den Armen (24, 26), um eine Bewegung relativ zueinander um eine Achse (A-A) zu hemmen, die sich quer zu den Armen (24, 26) an einer ersten Stelle erstreckt, Mitteln (12) zum Befestigen der Arme (24, 26) an der einen Struktur (S) in einer Weise, daß die Arme (24, 26) um die Achse (A-A) entweder miteinander oder unabhängig voneinander schwenkbar sind,

Mitteln (18, 20) zum Verbinden der Arme (24, 26) an der anderen Struktur (E) an einer zweiten Stelle, die von der Achse (A-A) beabstandet ist,

gekennzeichnet durch

Mittel (50) zur Hauptvibrationsisolationsverbindung zwischen den Armen (24, 26) und der einen Struktur (S) an einer dritten Stelle, die von der Schwenkachse (A-A) beabstandet ist,

wobei die Strukturen (S, E) in einer Weise miteinander verbunden sind, daß die Übertragung von Schwingungen zwischen ihnen minimiert ist.

2. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch Flanschmittel (14, 16) an den Mitteln (12) zur Befestigung der Arme (24, 26) an der einen Struktur (S), die sich längs von wenigstens Teilen der Arme erstreckt, sowie Hilfsvibrationsisolationsmittel (30, 32, 34, 36), die zwischen den Armbereichen und den Flanschmitteln angeordnet sind, um die Bewegung der Arme längs der Schwenkachse (A-A) zu hemmen, während sie die Schwenkbewegung der Arme um die Schwenkachse herum aufnehmen.

3. Haltevorrichtung nach Anspruch 2, ferner gekennzeichnet durch Hilfssschwingungsisolationsmittel (30, 34; 32, 36), die derart angeordnet sind, daß sich ihre elastische Mitte durch die zweite Stelle erstreckt.

4. Haltevorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Flanschmittel (14, 16) in einer beabstandeten parallelen benachbarten Beziehung entlang gegenüberliegender Seiten der Arme erstrecken, wobei die Hilfsschwingungsisolationsmittel ein Paar (30, 34; 32, 36) federnde Kissen aufweisen, die zwischen jedem Arm (24, 26) und seinen benachbarten Flanschmitteln angeordnet sind.

5. Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Hauptschwingungsisolationsverbindung Mittel (31, 50, 52) aufweisen, um die Arme mit der einen Struktur in einer Weise federnd zu verbinden, daß eine wesentliche Relativbewegung sowohl zwischen den Armen als auch zwischen den Armen und der einen Struktur an der dritten Stelle verhindert wird.

6. Haltevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur federnden Verbindung der Arme ein Bindeglied (31) aufweisen, das die Arme miteinander an der dritten Stelle verbindet, eine federnde Druckkissenanordnung (50), die mit dem Bindeglied in Eingriff ist, und ein Kappenmittel (52), das mit dem federnden Druckkissen in Eingriff ist, um es mit der einen Struktur zu verbinden, wobei die Bewegung der Arme, die von der einen Struktur weggerichtet ist, unter Druck von dem federnden Druckkissen aufgenommen wird.

7. Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (24, 26), die Drehverbindungsmittel (28) und die Hauptschwingungsisolationsverbindung (50) zusammenwirken, um einen offenen Rahmen (F) zu bilden, der zwischen den Strukturen (S, E) angeordnet ist, und daß die Mittel zum Befestigen der Arme an der einen Struktur eine elastomere Lageranordnung (40a, 40b, 42a, 42b) aufweisen.

8. Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Arme (24, 26) beabstandet erstrecken und an der ersten Stelle mittels eines Drehmomentrohrs (28) verbunden sind, das die Drehverbindungsmittel schafft; und daß die Mittel für die Hauptschwingungsisolationsverbindung ein Bindeglied (31) aufweisen, das die Arme an der dritten Stelle verbindet, ein federndes Druckkissen (50), das mit dem Bindeglied in Eingriff ist, und ein Kappenmittel (52), welches das Kissen mit der einen Struktur (S) verbindet, wobei die Armbewegung unter Druck vom federnden Kissen aufgenommen ist.