專利名稱：用于改善振動(dòng)隔離的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及振動(dòng)控制。本發(fā)明一般涉及用來隔離承受諧振或振動(dòng)位移或力的結(jié)構(gòu)或主體上的機(jī)械振動(dòng)，并且特別用于飛行器領(lǐng)域，特別 是直升機(jī)和其他旋翼飛行器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
多年以來，已經(jīng)耗費(fèi)了巨大努力來設(shè)計(jì)隔離振動(dòng)主體的裝置，以防止該振動(dòng)主體的振動(dòng)傳遞到其他主體。這種裝置廣泛應(yīng)用于期望將振蕩或振動(dòng)設(shè)備諸如引擎的振動(dòng)從該結(jié)構(gòu)剩余部分隔開的各種技術(shù)領(lǐng)域。常用振動(dòng)隔離和衰減設(shè)備(“隔離器”)采用機(jī)械系統(tǒng)元件(彈黃和質(zhì)塊)的各種組合來調(diào)節(jié)總體系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性，從而在系統(tǒng)中感興趣的結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)可接受程度的振動(dòng)。大量應(yīng)用這種隔離器的一個(gè)領(lǐng)域是飛行器領(lǐng)域，其中振動(dòng)隔離系統(tǒng)用來隔離飛行器的機(jī)身或其他部分，防止機(jī)械振動(dòng)，諸如諧振，所述機(jī)械振動(dòng)與推進(jìn)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，并且來自飛行器的引擎、傳動(dòng)系統(tǒng)和螺旋槳或旋翼。用于振動(dòng)的簡單力方程如下所述F - jfix + cx + kx振動(dòng)隔離器不同于衰減設(shè)備。真正的震動(dòng)隔離器采用調(diào)諧質(zhì)塊體的加速度i來抵消振動(dòng)位移kx。另一方面，衰減設(shè)備關(guān)注流體或其他可以限制流動(dòng)的主體的速度ci,并不抵消振動(dòng)，僅僅是耗散振動(dòng)。不幸的是，衰減設(shè)備經(jīng)常被誤稱為隔離器。在設(shè)計(jì)飛行器振動(dòng)隔離系統(tǒng)時(shí)，一個(gè)重要的工程目標(biāo)是讓隔離設(shè)備的長度、重量和總體尺寸包括截面最小。這是有關(guān)飛行器的全部工程努力的首要目標(biāo)。在設(shè)計(jì)和制造直升機(jī)以及其他旋翼飛行器諸如斜旋翼飛行器時(shí)尤其重要，所述直升機(jī)以及其他旋翼飛行器諸如斜旋翼飛行器要求抵抗飛行器自重懸浮，并因此較之固定翼飛行器而言，靜載重量方面有一些限制。在設(shè)計(jì)振動(dòng)隔離系統(tǒng)過程中，另一個(gè)重要的工程目標(biāo)是保護(hù)已經(jīng)花在設(shè)計(jì)飛行器其他方面或者振動(dòng)隔離系統(tǒng)中的工程資源。換句話說，一個(gè)重要的工業(yè)目標(biāo)是增量改善振動(dòng)隔離系統(tǒng)的性能，而不需要徹底重新設(shè)計(jì)或者完全重新設(shè)計(jì)現(xiàn)有振動(dòng)隔離系統(tǒng)中存在的所有部件。在振動(dòng)隔離領(lǐng)域，特別是用于飛行器和直升機(jī)領(lǐng)域的一項(xiàng)重大飛躍是1980年12月2日授予Halwes等的共同轉(zhuǎn)讓美國專利4，236，607,題為“Vibration SuppressionSystem” (Halwes，607)。Halwes’607 通過引用包含在說明書中。Halwes’607 公開了一種振動(dòng)隔離器，其中濃稠的低粘性流體用作“調(diào)諧”質(zhì)量來平衡或抵消通過隔離器傳遞的振動(dòng)力。所述隔離器利用的原理是，振動(dòng)質(zhì)塊的加速度與其位移的相差為180°。在Halwes’ 607中，認(rèn)可濃稠低粘性流體結(jié)合活塞布置的液壓優(yōu)勢，可以利用不同相加速度來產(chǎn)生平衡力來衰減或抵消振動(dòng)。Halwes’ 607較之現(xiàn)有技術(shù)提供了一種非常緊湊、可靠和有效的隔離器。Halwes’ 607采用的最初濃稠低粘性流體是水銀，但是水印有毒且腐蝕性大。自從Halwes的早期發(fā)明以來，該領(lǐng)域已經(jīng)付出了巨大努力來替換作為流體的水銀，或者改變單一隔離器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)來衰減不同的振動(dòng)模式。后者的例子可見于1995年8月8日授予Mckeown等的共同轉(zhuǎn)讓美國專利5，439，082,題為“Hydraulic InertialVibration Isolator”(McKeown，082)。McKeown’082 通過引用包含在說明書中。多種因素影響了 Halwes型隔離器的性能和特性，包括所用流體的密度和粘性，隔離器部件的相對尺寸等等。在這種隔離器設(shè)計(jì)方案方面的改進(jìn)在2000年I月4日授予Stamps 等的、題為 “Method and Apparatus for Improved Isolation” 的共同轉(zhuǎn)讓美國專利6, 009, 983 (Stamps’ 983)中公開。在Stamps’ 983中，米用了位于調(diào)諧通道每一端的合成半徑，在隔離器性能方面帶來了顯著改善。Stamps’983通過引用包含在說明書中。


被認(rèn)為是本發(fā)明創(chuàng)造性特征的新穎特征在附帶的權(quán)利要求書中論述。但是，在結(jié)合附圖閱讀時(shí)，參照以下詳細(xì)說明，可以最清楚地理解本發(fā)明本身以及優(yōu)選應(yīng)用模式以及本發(fā)明進(jìn)一步的目標(biāo)和優(yōu)勢，在附圖中圖I是本發(fā)明直升機(jī)的透視圖；圖2A是本發(fā)明斜旋翼飛行器處于飛機(jī)模式的平面圖；圖2B是本發(fā)明斜旋翼飛行器處于直升機(jī)模式的透視圖；圖3是本發(fā)明四斜旋翼飛行器處于飛機(jī)模式的透視圖；圖4A是現(xiàn)有技術(shù)液體慣性振動(dòng)消減器的截面圖；圖4B是圖4A所示現(xiàn)有技術(shù)液體慣性振動(dòng)消減器的示力圖；圖5是本發(fā)明機(jī)架頂梁和塔架組件的透視圖；圖6A是本發(fā)明液體慣性振動(dòng)消減器單元實(shí)施方式的側(cè)視圖；圖6B是沿著圖6A中的6b_6b線切開圖6A所示液體慣性振動(dòng)消減器的第一截面圖；圖6C是沿著圖6A中的6c_6c線切開圖6A所示液體慣性振動(dòng)消減器的第二截面圖；圖7A是本發(fā)明液體慣性振動(dòng)消減器單元另一種實(shí)施方式的側(cè)視圖；圖7B是沿著圖7A中的7b_7b線切開圖7A所示液體慣性振動(dòng)消減器的第一截面圖；圖8A是本發(fā)明液體慣性振動(dòng)消減器單元另一種實(shí)施方式的機(jī)翼內(nèi)側(cè)視圖；圖8B是圖8A所示液體慣性振動(dòng)消減器單元的機(jī)翼外側(cè)視圖；圖8C是沿著圖8A中的8b_8b線切開圖8A所示液體慣性振動(dòng)消減器的截面圖；圖9A是圖8A-8C所示C形環(huán)的平面圖；和圖9B是沿著圖9A中的線9b_9b切開圖9A所示C形環(huán)的截面圖。
具體實(shí)施方式
參照圖1，示出了直升機(jī)11。直升機(jī)11具有機(jī)身13和主旋翼組件15，主旋翼組件包括主旋翼葉片17和主旋翼軸18。直升機(jī)11具有尾部旋翼轉(zhuǎn)子19，其包括尾部旋翼葉片21和尾部旋翼軸20。主旋翼葉片17 —般圍繞主旋翼軸18的縱軸線16旋轉(zhuǎn)。尾部旋翼葉片21 —般圍繞尾部旋翼軸20的縱軸線20旋轉(zhuǎn)。直升機(jī)11還包括符合本發(fā)明的振動(dòng)隔尚系統(tǒng)，用于隔離機(jī)身13或直升機(jī)11其他部分不受機(jī)械振動(dòng)，諸如諧振，所述機(jī)械振動(dòng)與推進(jìn)系統(tǒng)相關(guān)并且來自直升機(jī)11的引擎、傳動(dòng)系統(tǒng)和旋翼。本發(fā)明也適用于其他類型的旋翼飛行器?，F(xiàn)在參照圖2A和2B，示出了斜旋翼飛行器111。與傳統(tǒng)斜旋翼飛行器一樣，旋翼組件113a和113b由機(jī)翼115a和115b承載,并且分別設(shè)置在機(jī)翼115a和115b的端部116a和116 b處。斜旋翼組件113a和113b包括吊艙120a和120b，它們分別承載斜旋翼飛行器111的引擎和傳動(dòng)系統(tǒng)，以及位于斜旋翼組件113a和113b的前端121a和121b上的旋翼轂119a和119b。斜旋翼組件113a和113b在直升機(jī)模式和飛機(jī)模式之間相對于機(jī)翼構(gòu)件115a和115b移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)，其中在直升機(jī)模式下，斜旋翼組件113a和113b向上傾斜，以使斜旋翼飛行器111像傳統(tǒng)直升機(jī)那樣飛行，而在飛機(jī)模式下，斜旋翼組件113a和113b向前傾斜，以使斜旋翼飛行器111向傳統(tǒng)螺旋槳驅(qū)動(dòng)的飛行器那樣飛行。在圖2A中，示出了斜旋翼飛行器111處于飛機(jī)模式，在圖2B中，示出了斜旋翼飛行器111處于直升機(jī)模式。如圖2A和2B所示，機(jī)翼115a和115b耦接到機(jī)身114。斜旋翼飛行器111還包括符合本發(fā)明的振動(dòng)隔離系統(tǒng)，用于隔離斜旋翼飛行器111的機(jī)身114和其他部分不受機(jī)械振動(dòng)影響，諸如諧振，所述機(jī)械振動(dòng)與推進(jìn)系統(tǒng)有關(guān)，并且來源于斜旋翼飛行器111的引擎、傳動(dòng)系統(tǒng)和旋翼?，F(xiàn)在參照圖3，示出了四斜旋翼飛行器211。與圖2A和2B所示斜旋翼飛行器一樣，旋翼組件213a、213b、213c和213d分別由機(jī)翼215a、215b、215c和215d承載。斜旋翼組件213a、213b、213c和213d包括吊艙220a、220b、220c、and 220d，這些吊艙分別承載四斜旋翼飛行器211的引擎和傳動(dòng)系統(tǒng)以及位于斜旋翼組件213a、213b、213c和213d前端的旋翼轂219a、219b、219c 和 219d。斜旋翼組件213a、213b、213c和213d在直升機(jī)模式和飛機(jī)模式之間相對于機(jī)翼構(gòu)件215a、215b、215c和215d移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)，其中在直升機(jī)模式下，斜旋翼組件213a、213b、213c和213d向上傾斜，以使四斜旋翼飛行器211像傳統(tǒng)直升機(jī)那樣飛行，而在飛機(jī)模式下，斜旋翼組件213a、213b、213c和213d向前傾斜，以使四斜旋翼飛行器211像傳統(tǒng)螺旋槳驅(qū)動(dòng)的飛機(jī)那樣飛行。在圖3中，示出了四斜旋翼飛行器211處于飛機(jī)模式。如圖3所示，機(jī)翼215a、215b、215c和215d耦接到機(jī)身214。四斜旋翼飛行器211還包括符合本發(fā)明的振動(dòng)隔離系統(tǒng)，用于隔離斜旋翼飛行器211的機(jī)身214和其他部分不受機(jī)械振動(dòng)影響，諸如諧振，所述機(jī)械振動(dòng)與推進(jìn)系統(tǒng)有關(guān)，并且來源于斜旋翼飛行器211的引擎、傳動(dòng)系統(tǒng)和旋翼。應(yīng)該理解，符合本發(fā)明的振動(dòng)隔離系統(tǒng)可以用于任何希望具有振動(dòng)隔離效果的飛行器上，包括遠(yuǎn)程操控的無人航空器?，F(xiàn)在參照圖4，示出了用在飛行器上的現(xiàn)有液體慣性振動(dòng)消減器(LIVE單元)327?，F(xiàn)有的LIVE單元327包括中空金屬殼體343，該殼體一般具有中空柱狀內(nèi)部。選定截面直徑的金屬活塞347設(shè)置在殼體343內(nèi)部。殼體343通常耦接到飛行器的機(jī)身(未示出)，而活塞347通常耦接到一般稱為塔形組件的飛行器的傳動(dòng)和推進(jìn)系統(tǒng)(未示出)，位于連接支架363上。在這種布置中，機(jī)身作為被隔離振動(dòng)的主題，而飛行器傳動(dòng)系統(tǒng)作為振動(dòng)主體。彈性體密封件和彈簧構(gòu)件349將活塞347彈性密封在殼體343內(nèi)部。流體腔361由殼體343的內(nèi)部和活塞347限定，并且由彈性體構(gòu)件349密封防漏。密度已知的低粘性振動(dòng)隔離流體，也稱為調(diào)諧流體，設(shè)置在流體腔361內(nèi)。除了密封流體腔361內(nèi)的振動(dòng)隔離流體之外，彈性體構(gòu)件349用作彈簧，以允許活塞347相對于殼體343移動(dòng)或振動(dòng)，同時(shí)在不施加載荷時(shí)保持活塞347處于殼體343內(nèi)的中部位置。調(diào)諧端口或通道357穿過活塞347居中延伸，并且允許振動(dòng)隔離流體從流體腔361一端向另一端移動(dòng)。錐形流動(dòng)轉(zhuǎn)向件351設(shè)置在殼體343每一端，并且與調(diào)諧通道357每一端的開口對準(zhǔn)且基本上與該開口相對。每個(gè)錐形流動(dòng)轉(zhuǎn)向 件351通過在振動(dòng)隔離流體從流體腔一端進(jìn)出通道357流動(dòng)時(shí)降低振動(dòng)隔離流體的速度來改善流體流動(dòng)?，F(xiàn)在參照圖4B，示出了圖4A所示現(xiàn)有LIVE單元327的機(jī)械等價(jià)模型375。在機(jī)械等價(jià)模型375中，方框377表示機(jī)身質(zhì)量Mfu-，方框379表示塔形組件質(zhì)量Mpylm，而方框381表示調(diào)諧質(zhì)量Mt,在這種情況下是振動(dòng)隔離流體質(zhì)量。振動(dòng)力F*sin(wt)由引擎、傳動(dòng)系統(tǒng)和推進(jìn)系統(tǒng)產(chǎn)生。力F ^sin(Ot)是傳動(dòng)系統(tǒng)和推進(jìn)系統(tǒng)振動(dòng)頻率的函數(shù)。力F sin (to t)導(dǎo)致塔形組件振動(dòng)位移Up,機(jī)身振動(dòng)位移Uf，和調(diào)諧質(zhì)量振動(dòng)位移Uto彈性體構(gòu)件349由設(shè)置在機(jī)身Mfuslage和塔形組件Mpylm之間的彈簧382表示。彈簧382的彈性系數(shù)為k。在機(jī)械等價(jià)模型375中，調(diào)諧質(zhì)量Mt作用類似來自連接到塔形組件Mpylmd的第一支點(diǎn)383和連接到機(jī)身Mfulsage的第二支點(diǎn)385的懸臂梁。第一支點(diǎn)383到第二支點(diǎn)385的距離a表示調(diào)諧端口 357的截面積，而第一支點(diǎn)383到調(diào)諧質(zhì)量Mt的距離b表示活塞347的截面積，以使面積比或者液壓比R等于b與a的比值?，F(xiàn)在參照圖4A，金屬殼體343包括多個(gè)金屬下止擋件390。在一些情況下，諸如當(dāng)飛行器?？吭诘孛嫔系臅r(shí)候，金屬活塞347與金屬下止擋件390接觸。這種金屬與金屬的接觸可能引起振動(dòng)不利地從引擎、傳動(dòng)系統(tǒng)和推進(jìn)系統(tǒng)經(jīng)過活塞347經(jīng)由下止擋件390和殼體343向機(jī)身傳遞。另一方面，本發(fā)明提供一種降低機(jī)身上來自引擎、傳動(dòng)系統(tǒng)和推進(jìn)系統(tǒng)的振動(dòng)水平的裝置。現(xiàn)在參照圖5，示出了機(jī)架頂梁和塔架組件400的透視圖。組件400包括安裝在機(jī)架402上用于支撐塔架的部分機(jī)架頂梁402和塔架支撐梁404a和404b。塔架一般指的是推進(jìn)系統(tǒng)，包括旋翼組件(未示出)和傳動(dòng)系統(tǒng)406。其上可以安裝主旋翼組件(未示出)的主旋翼軸408從傳動(dòng)系統(tǒng)406向上延伸。傳動(dòng)系統(tǒng)406可以由引擎(未示出)經(jīng)由軸410驅(qū)動(dòng)，以轉(zhuǎn)動(dòng)主旋翼軸408。產(chǎn)生的震動(dòng)由LIVE單元412a和412b從機(jī)架402隔開。現(xiàn)在參照圖6A-6C，示出了 LIVE單元500的實(shí)施方式，該單元可以用作LIVE單元412a和412b。圖6A示出了 LIVE單元500的側(cè)視圖。LIVE單元500特別良好地適合用在直升機(jī)上，但是也可以用在其他飛行器上。圖6B示出了沿著圖6A所示截面線6b-6b切開的LIVE單元500的截面圖。圖6C示出了沿著圖6A所示截面線6c_6c切開的LIVE單元500的截面圖。參照圖6B，LIVE單元500包括具有一般中空柱狀內(nèi)部的殼體502。殼體502通常耦接到飛行器的機(jī)身，即被隔離振動(dòng)的主體。選定截面直徑的活塞504設(shè)置在殼體502內(nèi)部?；钊?04通常耦接到飛行器的塔架，即旋翼組件和傳動(dòng)系統(tǒng)，它們是主要的振動(dòng)源。彈性體密封件和彈簧構(gòu)件506將活塞504彈性密封在殼體502內(nèi)部。
流體腔508由殼體502的內(nèi)部和活塞504限定。密度已知的振動(dòng)隔離流體，也稱為調(diào)諧流體，設(shè)置在流體腔508內(nèi)。調(diào)諧流體優(yōu)選為無腐蝕性有機(jī)流體，具有較低粘性和較高密度，類似于Lord Corporation生產(chǎn)的SPF I族流體。除了將調(diào)諧流體密封在流體腔508內(nèi)之外，彈性體構(gòu)件506還用作彈簧，以允許活塞504相對于殼體502移動(dòng)或振動(dòng)，同時(shí)在不施加載荷時(shí)保持活塞504處于殼體502內(nèi)的中部位置。調(diào)諧端口 512穿過活塞504居中延伸，并允許調(diào)諧流體從流體腔508 —端向另一端流動(dòng)。錐形流動(dòng)轉(zhuǎn)向件514設(shè)置在殼體502的每一端，并與調(diào)諧通道512每一端的開口對準(zhǔn)并且基本上與該開口相對。每個(gè)錐形流動(dòng)轉(zhuǎn)向件514通過降低振動(dòng)隔離流體從流體腔每一端進(jìn)出通道512流動(dòng)時(shí)的速度來改善流體流動(dòng)。
接著參照圖6B和6C兩者，殼體502包括多個(gè)下止擋件516，包括下止擋件516a、516b、516c和516d。彈性構(gòu)件518a_d,例如由橡膠形成,分別在下止擋件516a_d下方延伸，以使彈性構(gòu)件518a-d設(shè)置在下止擋件516a-d和殼體502之間?；钊?04可相對于殼體502在箭頭A和B所示方向上移動(dòng)。從圖示位置,活塞可以沿著箭頭A所示方向(圖6B中所示的下方)移動(dòng)到下方位置，而活塞的行進(jìn)被下止擋件516a-d停止，并且從所述下方位置沿著箭頭B所示方向(圖6B中所示的上方)移動(dòng)。彈性構(gòu)件518a-d設(shè)置在下止擋件516a_d和殼體502之間,用作柔性基座而非硬質(zhì)基座,在活塞504處于所述下方位置時(shí),例如在飛行器位于地面上的時(shí)候，讓塔架支座在該基座上。如果塔架支座在硬質(zhì)表面上，則塔架橫模(lateral mode)自然頻率升高并接近主旋翼4/rev諧振頻率(即，葉片通過頻率)。這種諧振狀態(tài)或近諧振狀態(tài)導(dǎo)致振動(dòng)水平升高，振動(dòng)將通過下止擋件和殼體傳遞到機(jī)身。通過包含彈性構(gòu)件518a-d，塔架橫模自然頻率不再接近4/rev諧振，因此在塔架支座在下止擋件516a_d上時(shí)，振動(dòng)水平并不顯著增大。接下來參照圖7A和7B，示出了替代實(shí)施方式的LIVE單元600，該單元也可以用作LIVE單元412a和412b (圖5)。圖7A示出了 LIVE單元600的側(cè)視圖。LIVE單元600特別良好地適合用在直升機(jī)上，但是也可以用在其他飛行器上。圖7B示出了沿著圖7A所示截面線7b-7b切開的LIVE單元600的截面圖。參照圖7B，LIVE單元600包括具有一般中空柱狀內(nèi)部的殼體602。殼體602通常耦接到飛行器的機(jī)身，即被隔離振動(dòng)的主體。選定截面直徑的活塞604設(shè)置在殼體602內(nèi)部?；钊?04通常耦接到飛行器塔架，即旋翼組件和傳動(dòng)系統(tǒng)，它們是主要的振動(dòng)源。彈性體密封件和彈簧構(gòu)件606將活塞604彈性密封在殼體602內(nèi)部。流體腔608由殼體602內(nèi)部和活塞604限定。密度已知的振動(dòng)隔離流體，也稱為調(diào)諧流體，設(shè)置在流體腔608內(nèi)。調(diào)諧流體優(yōu)選為無腐蝕性有機(jī)流體，粘性較低且密度較大，類似于Lord Corporation生產(chǎn)的SPF I族流體。除了將調(diào)諧流體密封在流體腔608內(nèi)之夕卜，彈性構(gòu)件606還作為彈簧，以允許活塞604相對于殼體602移動(dòng)或振動(dòng)，同時(shí)在不施加在載荷時(shí)，保持活塞604處于殼體602內(nèi)的中部位置。調(diào)諧端口 612穿過活塞604居中延伸并允許調(diào)諧流體從流體腔608—端向另一端流動(dòng)。錐形流動(dòng)轉(zhuǎn)向件614設(shè)置在殼體602每一端，而且與調(diào)諧通道612每一端的開口對準(zhǔn)且基本上與其相對。每個(gè)錐形流動(dòng)轉(zhuǎn)向件614通過降低振動(dòng)隔離流體從流體腔每一端進(jìn)出通道612流動(dòng)時(shí)的流動(dòng)速度來改善流體流動(dòng)。殼體602包括多個(gè)下止擋件616,包括下止擋件616a和616b。殼體602可以包括下止擋件陣列，布置方式例如類似圖6C中下止擋件516a-d的布置。彈性構(gòu)件618，例如由橡膠形成，在活塞604之下從彈性構(gòu)件606向通道612延伸。彈性構(gòu)件618在活塞604上延伸地至少足夠長，以便彈性構(gòu)件618處于下止擋件616a和616b以及活塞604之間?；钊?04可以相對于殼體602沿著箭頭A和B所示方向移動(dòng)。從圖示位置，活塞可以沿著箭頭A所示方向(圖7B中的下方)移動(dòng)到下方位置，在這里活塞的行進(jìn)受到下止擋件616a和616b的阻擋，并且從所述下方位置沿著箭頭B所示方向(圖7中的上方)移動(dòng)。彈性構(gòu)件618處于下止擋件616a和616b以及活塞604之間，作為柔性基座,而非硬質(zhì)基座,在活塞604處于下方位置時(shí)，例如飛行器位于地面上的時(shí)候，讓塔架支座在該基座上。如果塔架支座在硬質(zhì)表面上,則塔架橫模自然頻率增大并接近主旋翼4/rew諧振頻率(S卩，葉片經(jīng)過頻率)。這種諧振狀態(tài)或近諧振狀態(tài)導(dǎo)致振動(dòng)水平升高，振動(dòng)經(jīng)過下止擋件 和殼體傳遞到機(jī)身。通過包含彈性構(gòu)件618，塔架橫模自然頻率不再接近4/rew諧振，因此在塔架支座在下止擋件616a和616b上的時(shí)候，振動(dòng)水平不會(huì)顯著升高。接下來參照圖8A-8C，示出了另一種替代實(shí)施方式的LIVE單元700，該單元也可以用作LIVE單元412a和412b (圖5)。LIVE單元700特別良好地適合用于直升機(jī)，但是也可以用于其他類型的飛行器上。圖8A示出了 LIVE單元700安裝在飛行器上時(shí)的機(jī)翼內(nèi)側(cè)視圖，圖8B示出了 LIVE單元700安裝在飛行器上時(shí)的機(jī)翼外側(cè)視圖。LIVE單元700經(jīng)由類似于404a和404b (圖5)的塔架支撐梁800連接到飛行器機(jī)架(未示出)。LIVE單元700還經(jīng)由傳動(dòng)連接蓋802連接到塔架組件(未示出)。在圖8B中未示出端蓋802的一部分，以便更清楚地顯示LIVE單元700。在該實(shí)施方式中，C形環(huán)組件804設(shè)置在LIVE單元700 —部分的周圍，位于傳動(dòng)連接蓋802和類似于404a和404b (圖5)的塔架支撐梁800之間。圖8C示出了 LIVE單元700的截面圖。LIVE單元700包括具有一般中空柱狀內(nèi)部的殼體702。殼體702通常耦接到飛行器機(jī)身，即被隔離振動(dòng)的主體。選定截面直徑的活塞704設(shè)置在殼體702內(nèi)部?；钊?04通常耦接到飛行器塔架，即引擎和傳動(dòng)系統(tǒng)，它們是主要的振動(dòng)源。彈性體密封件和彈簧構(gòu)件706將活塞704彈性密封在殼體702內(nèi)部。流體腔708由殼體702內(nèi)部和活塞704限定。密度已知的振動(dòng)隔離流體，也稱為調(diào)諧流體，設(shè)置在流體腔708內(nèi)。調(diào)諧流體優(yōu)選為無腐蝕性的有機(jī)流體，粘性較低而密度較高，類似于Lord Corporation生產(chǎn)的SPF I組流體。除了將調(diào)諧流體密封在流體腔708內(nèi)之外，彈性構(gòu)件706還作為彈簧，以允許活塞704相對于殼體702移動(dòng)或振動(dòng)，同時(shí)在不施加載荷時(shí)，保持活塞704處于殼體702內(nèi)的中部位置。調(diào)諧端口 712穿過活塞704居中延伸并允許調(diào)諧流體從流體腔708 —端向另一端流動(dòng)。錐形流動(dòng)轉(zhuǎn)向件714設(shè)置在殼體702每一端，而且與調(diào)諧通道712每一端的開口對準(zhǔn)且基本上與其相對。每個(gè)錐形流動(dòng)轉(zhuǎn)向件714通過降低振動(dòng)隔離流體從流體腔每一端進(jìn)出通道712流動(dòng)時(shí)的流動(dòng)速度來改善流體流動(dòng)。殼體702包括多個(gè)下止擋件716，包括下止擋件716a和716b。殼體702可以包括下止擋件陣列，布置方式例如類似圖6C中下止擋件516a-d的布置。C形環(huán)組件804設(shè)置在LIVE單元700 —部分的周圍，位于傳動(dòng)連接蓋802和類似于404a和404b (圖5)的塔架支撐梁800之間。圖9A示出了 C形環(huán)組件804 —種實(shí)施方式的頂視圖。圖9B示出了沿著圖9A所示截面線9b-9b切開的C形環(huán)組件的截面圖。C形環(huán)組件包括剛性基座806，優(yōu)選以金屬或其他剛性材料形成。彈性層808a和808b，例如由橡膠形成，分別在剛性基座806上表面的各部分上延伸。彈性層808a和808b的位置經(jīng)過選擇，以便正確安裝C形環(huán)組件804時(shí)，彈性層將位于活塞704或者其他剛性連接到活塞704的元件諸如連接蓋802和殼體702或者其他剛性連接到殼體702的元件諸如支撐架800之間。在替代實(shí)施方式中，單一連續(xù)彈性層可以取代分開的層808a和808b，只要該單一彈性層仍然可以位于活塞704或者其他剛性連接到活塞704的元件諸如連接蓋802和殼體702或者其他剛性連接到殼體702的元件諸如支撐架800之間即可。再次參照圖SC，活塞704可以相對于殼體702 沿著箭頭A和B所示方向移動(dòng)。從圖示位置，活塞可以沿著箭頭A所示方向(圖SC中所示的下方)移動(dòng)到下方位置，在這里活塞的行進(jìn)被C形環(huán)804停止，并且從所述下方位置沿著箭頭B所示方向(圖SC中所示的上方)移動(dòng)。彈性層808a和808b位于活塞704或者其他剛性連接到活塞704的元件諸如連接蓋802和殼體702或者其他剛性連接到殼體702的元件諸如支撐架800之間，提供了柔性基座，而非硬質(zhì)基座，在飛行器處于地面上的時(shí)候，讓塔架支座在該基座上。如果塔架支座在硬質(zhì)表面上，則塔架橫模自然頻率增大并接近主旋翼4/rev諧振頻率(即，葉片經(jīng)過頻率)。這種諧振狀態(tài)或近諧振狀態(tài)導(dǎo)致振動(dòng)水平升高，振動(dòng)經(jīng)過下止擋件和殼體傳遞到機(jī)身。通過包含彈性彈性構(gòu)件808a和808b，塔架橫模自然頻率不再接近4/rew諧振，因此在塔架支座在具有彈性層808a和808b的C形環(huán)組件804上的時(shí)候，振動(dòng)水平不會(huì)顯著升高。顯然，已經(jīng)描述并例示了具有重要優(yōu)勢的本發(fā)明。雖然本發(fā)明以數(shù)量有限的形式示出，但是并不限于這些形式，而是可以在不脫離本發(fā)明的精神的前提下，方便地進(jìn)行各種變化和改動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種振動(dòng)隔離器，包括 限定流體腔的殼體； 設(shè)置在流體腔內(nèi)的流體； 彈性設(shè)置在所述殼體內(nèi)的活塞，所述活塞可以移動(dòng)到下方位置并從該下方位置返回； 將所述活塞彈性耦接到所述殼體的部件； 至少一個(gè)下止擋件，定位成防止所述活塞行進(jìn)地超過所述下方位置；以及在所述活塞處于所述下方位置時(shí)用來減少振動(dòng)從所述活塞向所述殼體傳遞的彈性元件，其中，所述彈性元件設(shè)置當(dāng)所述活塞處于所述下方位置時(shí)所述活塞抵靠在其上的柔順基部。
2.如權(quán)利要求I所述的振動(dòng)隔離器，進(jìn)一步包括至少局部圍繞所述活塞延伸的C形環(huán)，所述彈性元件是所述C形環(huán)的層。
3.如權(quán)利要求2所述的振動(dòng)隔離器，其特征在于，所述C形環(huán)進(jìn)一步包括剛性基座層。
4.如權(quán)利要求3所述的振動(dòng)隔離器，其特征在于，所述彈性元件是圍繞所述剛性基座層的連續(xù)彈性層。
5.如權(quán)利要求3所述的振動(dòng)隔離器，其特征在于，所述彈性元件在所述剛性基座層的相應(yīng)部分上延伸。
6.如權(quán)利要求2所述的振動(dòng)隔離器，其特征在于，所述彈性元件定位在所述活塞和所述殼體之間。
7.如權(quán)利要求I所述的振動(dòng)隔離器，其特征在于，所述彈性元件定位在所述活塞和所述下止擋件之間。
8.如權(quán)利要求7所述的振動(dòng)隔離器，其特征在于，所述彈性元件連接到所述活塞。
9.如權(quán)利要求8所述的振動(dòng)隔離器，其特征在于，所述彈性元件連接到將所述活塞彈性耦接到所述殼體的所述部件。
10.一種飛行器，包括 機(jī)架； 由所述機(jī)架承載的推進(jìn)系統(tǒng)；和 設(shè)置在所述機(jī)架和所述推進(jìn)系統(tǒng)之間的振動(dòng)隔離器，所述振動(dòng)隔離器包括 限定流體腔的殼體； 設(shè)置在流體腔內(nèi)的流體； 彈性設(shè)置在所述殼體內(nèi)的活塞，所述活塞可以移動(dòng)到下方位置并從該下方位置返回； 將所述活塞彈性耦接到所述殼體的部件； 至少一個(gè)下止擋件，定位成防止所述活塞行進(jìn)地超過所述下方位置；以及在所述活塞處于所述下方位置時(shí)用來減少振動(dòng)從所述活塞向所述殼體傳遞的彈性元件，其中，所述彈性元件設(shè)置當(dāng)所述活塞處于所述下方位置時(shí)所述活塞抵靠在其上的柔順基部， 由此減少所述推進(jìn)系統(tǒng)產(chǎn)生的振動(dòng)力。
11.如權(quán)利要求10所述的飛行器，進(jìn)一步包括至少局部圍繞所述活塞延伸的C形環(huán)，所述彈性元件是所述C形環(huán)的層。
12.如權(quán)利要求11所述的飛行器，其特征在于，所述C形環(huán)進(jìn)一步包括用于接觸所述殼體的剛性基座層。
13.如權(quán)利要求12所述的飛行器，其特征在于，所述彈性元件在所述剛性基座層的相應(yīng)部分上延伸。
14.如權(quán)利要求12所述的飛行器，其特征在于，所述彈性元件定位在所述推進(jìn)系統(tǒng)與所述殼體之間。
15.如權(quán)利要求10所述的飛行器，其特征在于，所述彈性元件定位在所述活塞和所述下止擋件之間。
16.如權(quán)利要求15所述的飛行器，其特征在于，所述彈性元件連接到所述活塞。
17.如權(quán)利要求16所述的飛行器，其特征在于，所述彈性元件連接到將所述活塞彈性耦接到所述殼體的所述部件。
18.—種振動(dòng)隔離方法，包括 提供限定流體腔的殼體； 提供設(shè)置在流體腔內(nèi)的流體； 提供彈性設(shè)置在所述殼體內(nèi)的活塞，所述活塞可以移動(dòng)到下方位置并從該下方位置返回； 提供將所述活塞彈性耦接到所述殼體的部件；和 提供至少一個(gè)下止擋件，所述下止擋件定位成防止活塞行進(jìn)地超過所述下方位置；以及 在所述活塞處于所述下方位置時(shí)利用彈性元件減少振動(dòng)從所述活塞向所述殼體傳遞。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括 將所述彈性元件定位在所述活塞和所述下止擋件之間。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括 提供至少局部圍繞所述活塞延伸的C形環(huán)，和 提供作為所述C形環(huán)的層的所述彈性元件。
全文摘要
公開了一種振動(dòng)隔離器，具有限定流體腔的殼體。活塞設(shè)置在所述殼體內(nèi)，所述活塞可以移動(dòng)到下方位置并從該下方位置返回。振動(dòng)隔離流體設(shè)置在所述流體腔內(nèi)。具有預(yù)定直徑的通道穿過所述活塞延伸，以允許振動(dòng)隔離流體從一個(gè)流體腔流向另一個(gè)流體腔。設(shè)置彈性元件，在所述活塞處于所述下方位置時(shí)，減少振動(dòng)從所述活塞向所述殼體傳遞。
文檔編號(hào)F16F13/08GK102767590SQ201210244570
公開日2012年11月7日 申請日期2007年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月27日
發(fā)明者埃默里.N.沃德, 弗蘭克.B.斯坦普斯, 戴維.P.希普曼, 戴維.海尼, 特里.K.湯普森, 詹姆斯.A.威爾遜, 邁克爾.R.史密斯 申請人:貝爾直升機(jī)泰克斯特龍公司