ES2966836T3 - Dispositivo de propulsión para aerodino de ala rotativa y con despegue y aterrizaje verticales, y aerodino quecomprende al menos un tal dispositivo de propulsión - Google Patents

Abstract

Dispositivo de propulsión (1) para un aerodino de palas giratorias con despegue y aterrizaje vertical, que comprende un chasis hueco (4) y rotores coaxiales contrarrotativos (2, 3) con palas de paso fijo (22, 32).). Los medios para impulsar el giro de cada rotor (2, 3) comprenden medios motores y, para cada rotor (2, 3), una pieza giratoria capaz de girar alrededor de un eje de guiñada (A1), ubicada en la abertura central del respectivo rotor (2, 3) y conectado a este último a través de una rótula con dedo, cuyo centro es la intersección del posible disco del rotor y el eje de guiñada (A1) y para el cual la rotación prohibida es la alrededor del eje de rotación del rotor (2, 3). Medios (6) para controlar la inclinación de los rotores (2, 3) alrededor de los ejes de balanceo (A2) y paso (A3). Aerodyne equipado con el dispositivo de propulsión (1). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de propulsión para aerodino de ala rotativa y con despegue y aterrizaje verticales, y aerodino que comprende al menos un tal dispositivo de propulsión

[0001] La presente invención se refiere al campo técnico de los aerodinos de ala rotativa y con despegue y aterrizaje verticales, y más específicamente a la categoría de aerodinos con propulsión por rotores coaxiales contrarrotativos. En particular, la presente invención se refiere a un dispositivo de propulsión por rotores coaxiales contrarrotativos y un aerodino incluyendo al menos un tal dispositivo de propulsión.

[0002] El aerodino según la presente invención puede ser tripulado (helicóptero) o no tripulado (dron).

[0003] En la presente solicitud, el término "propulsión" incluye la sustentación del aerodino, la propulsión en vuelo en traslación en las direcciones vertical, longitudinal y lateral, así como el control de actitud en guiñada, balanceo y cabeceo.

[0004] Ha sido propuesto en la patente FR2980117 B1 un dispositivo de propulsión para un aerodino con rotores coaxiales contrarrotativos, incluyendo un único motor contrarrotativo que tiene dos ejes de salida coaxiales a cada de los cuales está fijado un rotor que consiste en un conjunto de palas de paso fijo. La rotación en sentido opuesto de los rotores permite la sustentación, y el desplazamiento en traslación vertical y el control de la actitud de guiñada se obtienen variando la velocidad de rotación de los dos rotores, respectivamente colectivamente y uno con respecto al otro. Para dirigir el aerodino en traslación longitudinal y en traslación lateral, simultáneamente o no, se propone fijar el motor contrarrotativo sobre un módulo de orientación que lleva el bastidor para poder pivotar alrededor de los ejes de balanceo y de cabeceo bajo la acción de medios de control. Así, el desplazamiento del aerodino en el plano horizontal se obtiene por rotación alrededor del eje de balanceo y/o del eje de cabeceo del conjunto del dispositivo de propulsión, compuesto del módulo de orientación, del motor contrarrotativo y de los dos rotores.

[0005] Una de las ventajas de este aerodino es que tiene una estructura más sencilla porque se libera de los sistemas colectivos y cíclicos con bandejas y bielas que se utilizan convencionalmente para hacer variar el paso de las palas que están articuladas al cubo de cada rotor, la variación colectiva del paso de las palas permite controlar el desplazamiento en traslación vertical mientras que la variación cíclica asimétrica del paso de las palas permite controlar la actitud del aerodino en balanceo y cabeceo, y por lo tanto el desplazamiento en el plano horizontal. La Patente US 2256918 A describe un ejemplo de tal dispositivo de propulsión con palas de incidencia variable y sistemas colectivos y cíclicos de estructura compleja.

[0006] Sin embargo, se puede temer una falta de reactividad del aerodino con las órdenes de desplazamiento en el plano horizontal. En efecto, en la medida en que el conjunto del dispositivo de propulsión gira alrededor de los ejes horizontales de balanceo y cabeceo que están situados debajo del dispositivo de propulsión, la masa que debe ser puesta en movimiento es importante, lo que significa una inercia incrementada del dispositivo de propulsión que perjudica a su reactividad.

[0007] Además, en el caso de una aplicación a un dron, para el cual la masa del dispositivo de propulsión representará una parte importante de la masa total del aerodino, se podrá igualmente temer una inestabilidad en vuelo. En efecto, en la medida en que el centro de rotación del dispositivo de propulsor no se sitúa en su centro de gravedad sino en una parte inferior, a nivel del módulo de orientación, el centro de gravedad será constantemente desplazado debido a los incesantes movimientos en balanceo y cabeceo durante el vuelo.

[0008] La maniobrabilidad del aerodino según la patente FR2980117 B1 es por lo tanto susceptible en la práctica de ser insuficiente, por falta de reactividad y, en algunos casos, también por falta de estabilidad.

[0009] La presente invención tiene como objetivo proponer un dispositivo de propulsión de un aerodino con rotores coaxiales contrarrotativos ofreciendo una maniobrabilidad mejorada, conservando al mismo tiempo la ventaja de simplicidad procurada por la ausencia de sistemas colectivos y cíclicos de variación de paso de palas.

[0010] La solución según la presente invención consiste en montar cada rotor en un bastidor de tal manera que solo los rotores se desplacen alrededor de los ejes de guiñada, balanceo y de cabeceo, y no el conjunto del dispositivo de propulsión. Esto es posible mediante el uso de un enlace rótula a dedo hueco para conectar cada rotor a una parte rotativa que está situada en el interior del bastidor, hueco previsto a tal efecto, y que hace girar el rotor, desde el interior de este último, el enlace rótula a dedo autorizando la rotación del rotor únicamente alrededor de los ejes de balanceo y cabeceo mientras que el resto del dispositivo de propulsión permanece fijo con respecto a estos ejes.

[0011] La presente invención tiene así como objeto a un dispositivo de propulsión para un aerodino de ala rotativa y con despegue y aterrizaje verticales, con rotores coaxiales contrarrotativos móviles en guiñada, balanceo y cabeceo, comprendiendo el dispositivo de propulsión:

- un bastidor hueco y que tiene un eje longitudinal que, en uso, es coaxial al eje de guiñada,

- un rotor superior y un rotor inferior teniendo cada uno una parte central anular, configurada para fijar en su periferia las palas con un paso fijo, los rotores estando espaciados el uno sobre el otro a lo largo del eje de guiñada, definiendo cada rotor un disco rotor y siendo capaz de ser accionado en rotación alrededor de un eje de rotación que es perpendicular al disco rotor y de ser inclinado alrededor del eje de balanceo y del eje de cabeceo,

- medios de accionamiento para hacer girar cada rotor alrededor de su eje de rotación, y

- medios de control de inclinación para inclinar los rotores alrededor del eje de balanceo y del eje de cabeceo, caracterizándose el dispositivo de propulsión por el hecho de que los medios de accionamiento comprenden medios motores y, para cada rotor, una parte rotativa que es capaz de ser accionada en rotación alrededor del eje de guiñada por los medios motores, cada parte rotativa estando situada en la parte anular central del rotor respectivo y estando conectada a esta último por un enlace rótula a dedo, cuyo centro es la intersección del disco rotor respectivo y del eje de guiñada y cuyo eje es el eje de rotación del rotor.

[0012] Por la expresión "eje del enlace rótula a dedo" se entiende el eje alrededor del cual la rotación relativa entre el rotor y la parte rotativa es prohibida.

[0013] Según una forma de realización particular, las partes rotativas están formadas cada una por un anillo de accionamiento montado de forma rotativa alrededor de un portador circular del bastidor en la que se prevé al menos una ventana a través de la cual se extiende un elemento de accionamiento capaz de ser accionado en rotación por los medios motores y capaz de accionar en rotación el anillo de accionamiento.

[0014] Según una forma de realización particular, cada rotor está en contacto esférico con el anillo de accionamiento respectivo, siendo el centro de la esfera de contacto la intersección del eje de guiñada y del disco rotor del rotor, y estando prevista una ranura desembocando en la superficie interior de la parte central del rotor y cuya longitud es paralela al eje de guiñada, ranura en la cual un dedo radial fijado al anillo de accionamiento es alojado para transmitir al rotor el movimiento de rotación del anillo de accionamiento alrededor del eje de guiñada autorizando al mismo tiempo rotaciones del rotor alrededor del eje de balanceo y del eje de cabeceo.

[0015] Según una forma de realización particular, cada anillo de accionamiento presenta en su superficie interior un dentado circunferencial y el respectivo órgano de accionamiento es una primera rueda dentada en engranaje con el dentado.

[0016] Un accionamiento sin contacto, por ejemplo por un dispositivo de accionamiento magnético, sería igualmente posible.

[0017] Según una forma de realización particular, los medios motores comprenden, para cada rotor, un motor dedicado a dicho rotor y que tiene un eje de salida que es paralelo al eje de guiñada y cuyo movimiento de rotación se transmite al órgano de accionamiento, facultativamente mediante una segunda rueda dentada montada en el eje de salida y en engranaje con la primera rueda dentada.

[0018] Según una forma de realización particular, los medios motores para los dos rotores se sitúan en el interior del bastidor, entre las partes rotativas, comprendiendo preferentemente los medios motores dos motores dedicados alineados el uno con el otro, el eje de salida de un motor situándose en el lado del rotor superior mientras que el eje de salida del otro motor situándose en el lado del rotor inferior, los dos motores se extienden a lo largo de una pared interior de la envoltura lateral del bastidor.

[0019] Con tal configuración de los medios motores entre las dos partes rotativas, que es posible por el hecho del uso de un bastidor hueco, el dispositivo de propulsión es mucho más compacto que el de la patente FR2980117 B1, ya que no se añade ninguna altura a la resultante de la distancia entre los rotores. El uso de anillos de accionamiento huecos, en particular del mismo diámetro que el bastidor, permite aumentar aún más la compacidad del dispositivo de propulsión ya que una parte de los medios motores, y eventualmente medios de control de inclinación como se verá más adelante, pueden ser colocados a la misma altura que los rotores.

[0020] Además, entonces es posible aumentar el tamaño de las palas sin aumentar obligatoriamente el tamaño del dispositivo de propulsión, o al menos aumentándolo significativamente menos en comparación con la patente FR2980117 B1.

[0021] Esta compacidad del dispositivo de propulsión es particularmente ventajosa en el caso de un dron, y de manera especifica para un uso que requiere sigilo, tanto visual como acústico, y en particular un uso militar.

[0022] Alternativamente, los medios motores pueden comprender al menos un motor situado fuera del bastidor y capaz de producir un movimiento de salida, y medios de transmisión del movimiento de salida del o de los motores a las partes rotativas para accionarlas en rotación, al menos una parte de dichos medios de transmisión están situados en el interior del bastidor.

[0023] Tal configuración con los medios motores en parte fuera del bastidor del dispositivo de propulsión, también posible gracias al bastidor hueco y al accionamiento de los rotores por el interior, podrá preverse en general para un aerodino tripulado, necesitando una potencia motriz más importante. Se podría utilizar cualquier tipo de motorización conocida, siempre que permita producir movimientos de rotación en sentidos opuestos para los dos rotores, pudiendo transmitirse estos movimientos de rotación a las partes rotativas de los medios de accionamiento en rotación, por medios de transmisión que se extienden en el bastidor y que están en sí al alcance del experto en la materia, como por ejemplo ejes de transmisión, etc.

[0024] Según una forma de realización particular, los medios de control de inclinación comprenden al menos dos varillas de control, de longitud fija, situadas al exterior del bastidor, entre los rotores, y desplazables en traslación paralela al eje de guiñada, en ambos sentidos, de manera que cada una sea capaz de apoyar por un extremo del mismo sobre uno de los rotores y así hacerlo girar alrededor de un eje, estando las varillas de control espaciadas la una de la otra angularmente de tal modo que dichos ejes son diferentes, comprendiendo además los medios de control de inclinación medios motores para desplazar cada una de las varillas en traslación.

[0025] Tales medios de control de inclinación participan a la compacidad del dispositivo de propulsión, ya que las varillas de control no imponen un aumento de la distancia entre los rotores, lo que es el caso de los sistemas de bandeja cíclica y bielas.

[0026] Según una forma de realización particular, los medios motores comprenden, para cada varilla de control, un motor bidireccional dedicado cuyo eje de salida hace girar un tornillo paralelo al eje de guiñada y sobre el cual está montada una tuerca bloqueada en rotación, de modo que una rotación del tornillo desplaza la tuerca a lo largo del tornillo, llevando la tuerca un brazo que se extiende fuera del bastidor, pasando a través de una ranura paralela al eje de guiñada, y del cual la varilla de control está unida, siendo los motores, preferiblemente, motores paso a paso.

[0027] Según una forma de realización particular, se prevé, para cada varilla de control, una varilla dicha de espejo de longitud fija, situada al exterior del bastidor, entre los rotores, paralela a ésta y diametralmente opuesta a la varilla de control respectiva y desplazable en traslación paralela al eje de guiñada, en ambas direcciones, y cada uno de cuyos dos extremos está en contacto con un rotor respectivo.

[0028] Según una forma de realización particular, el dispositivo de propulsión comprende dos varillas de control, estando al menos los dos extremos de cada una de las varillas de control en contacto esférico con una bandeja deslizante que está dispuesta en la parte central de la cara de cada rotor orientada hacia el otro rotor, bandeja deslizante montada de manera que autoriza una rotación relativa entre la bandeja deslizante y el rotor alrededor del eje de rotación del rotor, estando previstos medios de bloqueo para impedir la rotación de la bandeja deslizante con respecto a las varillas.

[0029] Los medios de bloqueo pueden incluir imanes, llevados por las varillas o por la bandeja deslizante, imanes que cooperan con un material ferromagnético llevado o que forma respectivamente la bandeja deslizante o las varillas, de tal manera que una rotación de la bandeja deslizante alrededor del eje de rotación es prohibida por la fuerza de atracción entre las varillas de control y la bandeja deslizante resultante de la cooperación de dichos imanes y dichas piezas ferromagnéticas.

[0030] Según otra forma de realización, los medios de bloqueo comprenden al menos una pequeña biela unida al bastidor por un primer extremo al nivel de una conexión pivotante y unida a una bandeja deslizante por un segundo extremo al nivel de un enlace rótula, estando conectados los extremos de la pequeña biela por una varilla deslizante, la pequeña biela que acompaña así los desplazamientos de la bandeja deslizante prohibiendo al mismo tiempo su rotación.

[0031] La bandeja deslizante puede estar unida a la parte central del rotor por un rodamiento.

[0032] Según una forma de realización particular, el dispositivo de propulsión comprende además unas varillas de recuperación de desgaste, con muelle de retorno, situadas al exterior del bastidor, entre los rotores, y desplazables en traslación paralela al eje de guiñada, en ambos sentidos, y cada uno de cuyos dos extremos está en contacto, por solicitación elástica, con la bandeja deslizante, las varillas de control y las varillas de recuperación de desgaste, y en su caso las varillas espejos, estando regularmente repartidas alrededor del bastidor y todas a la misma distancia del eje de guiñada.

[0033] Según una forma de realización particular, el conjunto de los medios motores se sitúa entre las partes rotativas, y preferentemente los motores dedicados al control de la inclinación están alineados el uno con el otro y dispuestos lateralmente a los motores dedicados al accionamiento de las partes rotativas, el eje de salida de un motor dedicado al control de la inclinación está situado en el lado del rotor superior mientras que el eje de salida del otro motor está situado en el lado del rotor inferior, los tornillos se extienden al lado de los diferentes motores y a lo largo de la pared interior de la envoltura lateral del bastidor.

[0034] Con tal configuración, particularmente ventajosa para un aerodino no tripulado, la compacidad del dispositivo de propulsión es máxima, estando el conjunto de los medios de accionamiento en rotación de los rotores y los medios de control de la inclinación recibidos en un espacio delimitado en altura por los dos rotores.

[0035] Además, sólo las diferentes varillas se sitúan fuera del bastidor, los demás elementos siendo así protegidos por este último, haciendo que el dispositivo de propulsión sea intrínsecamente estanco. Esto aumenta aún más la fiabilidad del dispositivo de propulsión, que ya es elevada debido al uso de mecanismos a motores, engranajes y sistemas de tornillo-tuerca, que son mucho más fiables que el uso de bielas.

[0036] La presente invención tiene también como objetivo un aerodino de ala rotativa y despegue y aterrizaje verticales, cuya propulsión está asegurada por un dispositivo de propulsión, caracterizado por el hecho de que el dispositivo de propulsión es tal como se ha definido anteriormente.

[0037] Como se indicó anteriormente, el aerodino puede ser tripulado (helicóptero) o no tripulado (dron).

[0038] Para ilustrar mejor el objeto de la presente invención, a continuación se describirá una forma de realización particular, con referencia a los dibujos anexos. En estos dibujos:

[Fig.1]: vista de conjunto de un dispositivo de propulsión según una forma de realización particular de la presente invención.

[Fig.2]: vista en perspectiva del dispositivo de propulsión, habiéndose omitido las palas.

[Fig.3]: vista en perspectiva, en sección vertical, de parte del rotor superior y del anillo rotativo.

[Fig.4]: vista en perspectiva, en sección vertical, de una parte superior del dispositivo de propulsión, estando representados únicamente los medios de accionamiento del rotor en rotación.

[Fig.5]: vista en perspectiva, en sección vertical, del dispositivo de propulsión, desde un ángulo de vista que deja ver el interior del dispositivo, habiéndose representado únicamente los medios de control de inclinación de los rotores.

[Fig.6]: vista del dispositivo de propulsión de la Figura 5, desde otro ángulo de vista mostrando el exterior del dispositivo.

[Fig.7]: vista esquemática en perspectiva, desde arriba, del dispositivo de propulsión, habiéndose omitido el bastidor.

[Fig.8]: vista esquemática en perspectiva, en sección vertical, del dispositivo de propulsión, mostrando a la vez los medios de accionamiento en rotación y los medios de control de inclinación.

[Fig.9]: vista esquemática desde arriba del dispositivo de propulsión.

[Fig.10]: vista de una variante de la forma de realización de los medios de bloqueo de las bandejas deslizantes.

[Fig.11]: vista esquemática lateral de un dron según la presente invención.

[Fig.12]: vista esquemática lateral de un helicóptero según la presente invención, los medios motores para el accionamiento en rotación de los rotores estando situados en parte fuera del bastidor del dispositivo de propulsión.

[0039] Si se refiere en primer lugar a las Figuras 1 y 2, se puede ver que un dispositivo de propulsión 1 según la forma de realización particular comprende dos rotores contrarrotativos 2, 3, es decir un rotor superior 2 y un rotor inferior 3, montados sobre un bastidor hueco 4 que integra el conjunto de los componentes necesarios para su funcionamiento autónomo, en particular los medios 5 de accionamiento en rotación de los rotores 2, 3 y los medios 6 de control de la inclinación de los rotores 2, 3.

[0040] El bastidor 4 es de forma globalmente cilíndrica y tiene un extremo superior cerrado por una tapa y un extremo inferior por el cual el bastidor 4 puede ser fijado a la celda de un aerodino, un volumen interno generalmente cilíndrico globalmente cilíndrico siendo definido entre dichos extremos y la envoltura lateral del bastidor 4.

[0041] Como se puede ver en las Figuras 4 y 8, unos soportes 40 se extienden hacia el interior del volumen interno del bastidor 4, soportes 40 a los que se fijan los componentes que forman parte de los medios de accionamiento 5 y de los medios de control de inclinación 6.

[0042] Cada rotor 2, 3 comprende una parte central anular 20, 30 que lleva en su periferia unas alas 21, 31 para la fijación de las palas 22, 32. Cada pala 22, 32 está fijada a la ala 21, 31 respectiva de manera rígida y con una paso fijo. En otras palabras, las palas 22, 32 están conectadas de una sola pieza a las partes centrales 20, 30.

[0043] En la forma de realización, cada rotor 2, 3 comprende dos palas 22, 32 dispuestas a 180° la una de la otra y cuya rotación describe un plano denominado disco rotor. Se podrá prever, por supuesto, para cada rotor un número cualquiera de palas que, sin embargo, juntas forman un disco rotor.

[0044] El rotor superior 2 y el rotor inferior 3 están montados en el bastidor 4 de manera a poder ser accionados en rotación alrededor de un eje de rotación perpendicular a su disco rotor, respectivamente al extremo superior y al extremo inferior del bastidor 4.

[0045] En particular, cada rotor 2, 3 está conectado al bastidor 4 mediante un anillo de accionamiento 50 alrededor del cual está montado el rotor 2, 3 y al que está conectado por un enlace rótula a dedo 7, como se puede ver mejor en las Figuras 3 y 4.

[0046] El bastidor 4 presenta en cada extremo un portador circular 41 (figura 4) alrededor del cual se monta el anillo de accionamiento 50 de manera a poder girar alrededor del eje longitudinal del bastidor 4, que en uso es coaxial al eje de guiñada A1, estando asegurado el guiado en rotación por dos rodamientos 51 espaciados el uno del otro según el primer eje,

[0047] El anillo de accionamiento 50 tiene una cara exterior cuya región mediana circunferencial está formada por una superficie convexa 70 y una cara interior provista, en su región mediana circunferencial, de un dentado circunferencial 52. El anillo de accionamiento 50 lleva además un dedo 71 radial que sobresale de la superficie convexa 70.

[0048] La parte central 20, 30 anular del rotor 2, 3 presenta en su cara interior una superficie cóncava 23, 33 (Figura 8 para el rotor inferior 3) en la cual desemboca una ranura 24 vertical que sirve para recibir el dedo 71.

[0049] La superficie convexa 70 y la superficie cóncava 23, 33 se definen para estar en contacto esférico la una con la otra, siendo el centro de la esfera de contacto la intersección del primer eje (o eje de guiñada A1, o eje longitudinal del bastidor 4) y del disco del rotor. Así, el rotor 2, 3 puede girar alrededor de un segundo y tercer ejes que son perpendiculares el uno con el otro y ambos perpendiculares al primer eje. Además, la ranura 24 tiene la anchura del dedo 71, de modo que una vez que el dedo 71 se aloja en la ranura 24, la rotación relativa entre el rotor 2, 3 y el anillo de accionamiento 50 alrededor del eje de rotación del rotor 2, 3 está prohibida. La altura de la ranura 24 es, en cuanto a ella, superior a la anchura del dedo 71, de modo que este último no se opone a la rotación del rotor 2, 3 alrededor del segundo y tercer ejes.

[0050] El enlace rótula a dedo 7 es por lo tanto formado por la superficie convexa 70, el dedo 71, la superficie cóncava 23, 33 y la ranura 24, y se comprende fácilmente que permite a cada rotor 2, 3 de ser accionado en rotación alrededor de su eje de rotación por medio del anillo de accionamiento 50 y de ser inclinado con respecto al anillo de accionamiento 50.

[0051] Una vez fijado sobre el aerodino, el primer eje del dispositivo de propulsión 1 es coaxial al eje de guiñada A1 del aerodino y cada uno de los segundo y tercero ejes es coaxial al uno respectivo del eje de balanceo A2 y del eje de cabeceo A3.

[0052] Se va ahora a describir los medios 5 de accionamiento en rotación de los rotores 2, 3 en rotación con referencia a las Figuras 3 y 4.

[0053] En la forma de realización representada, los medios de accionamiento 5 comprenden los dos anillos de accionamiento 50 y, para cada uno de ellos, un motor de accionamiento 53 y un engranaje 54.

[0054] Cada motor 53 incluye un eje de salida 55 cuyo movimiento de rotación se transmite al anillo de accionamiento 50 por el engranaje 54.

[0055] En la forma de realización representada, el conjunto de los medios de accionamiento 5 se sitúan en el interior del bastidor 4, más particularmente entre los dos planos horizontales de los anillos de accionamiento 50. Cada motor 53 es un motor eléctrico reducido y está soportado por dos soportes 40 estando orientado para que su eje de salida 55 sea paralelo al primer eje y se extienda en dirección del anillo de accionamiento 50, cuyo accionamiento en rotación debe asegurar. El engranaje 54 comprende una primera rueda dentada 56 en engranaje con el dentado 52 del anillo de accionamiento 50 y en engranaje con una segunda rueda dentada 57 montada en el eje de salida 55. Con el fin de permitir el engranaje entre la primera rueda dentada 56 y el dentado 52, una ventana pasante 58 se prevé en el portador circular 41, a través de la cual pasan los dientes de la primera rueda dentada 56 y del dentado 52. Se comprenderá fácilmente que el engranaje 54 se sitúa a la misma altura que el dentado 51 que acciona en rotación.

[0056] Cada motor 53 está dedicado al accionamiento de un rotor 2, 3 respectivo con el fin de asegurar un control individual de la velocidad de rotación de los rotores 2, 3. Por lo tanto, se podrá hacerlos girar a la misma velocidad, o a velocidades diferentes (pero siempre en sentido contrario) para controlar la actitud del aerodino en guiñada.

[0057] Se va ahora a describir los medios 6 de control de la inclinación de los rotores 2, 3 con referencia a las Figuras 5 y 6.

[0058] En la forma de realización representada, los medios de control de inclinación 6 comprenden, para cada rotor 2, 3, una bandeja deslizante 60, 61, una varilla de control 62 que sirve para controlar la inclinación del rotor 2, 3 alrededor del eje de balanceo A2 y del eje de cabeceo A3, un motor 63, un sistema de tornillo-tuerca 64, un engranaje 65, una varilla dicha espejo 66 y una pluralidad de varillas 67 de recuperación de desgaste.

[0059] Cada motor 63 es aquí un motor reducido, paso a paso, asegurando por lo tanto un control preciso en posición, situado en el interior del bastidor 4, entre los dos planos horizontales de los anillos de accionamiento 50, y es llevado por un soporte 40 unido al bastidor 4 (Figura 8) estando orientado para que su eje de salida sea paralelo al primer eje y se extienda hacia el extremo respectivo del bastidor 4.

[0060] Cada sistema tornillo-tuerca 64 comprende un tornillo 64a paralelo al primer eje y una tuerca 64b montada en el tornillo 64a. El movimiento de rotación del eje de salida del motor 63 se transmite al tornillo 64a por un engranaje 65 que comprende una tercera rueda dentada 65a montada en el eje de salida y en engranaje con una cuarta rueda dentada 65b montada en un extremo correspondiente del tornillo 64a.

[0061] Cada tuerca 64b es unida a una varilla de control 62 que se sitúa al exterior del bastidor 4, cada varilla de control 62 siendo de longitud fija y llevada por un brazo 64c que se extiende desde la tuerca 64b respectiva y pasa a través de una ranura prevista para ese fin en la envoltura lateral del bastidor 4, la ranura siendo de dirección longitudinal paralela al primer eje A1 y dimensionada para autorizar una traslación del brazo 64c sobre un recorrido suficientemente importante para que los rotores 2, 3 puedan ser inclinados hasta los ángulos de inclinación máximos deseados.

[0062] En consecuencia, por control del motor 63 para que haga girar su eje de salida en un sentido u otro, se puede subir o bajar la tuerca 64c y por lo tanto la varilla de control 62, la distancia recorrida siendo en función del ángulo de rotación del eje de salida.

[0063] Cada varilla de control 62 presenta, en cada uno de sus dos extremos, una superficie hemisférica 62a en contacto con la cara libre de una de las bandejas deslizantes 60, 61. Las varillas de control 62 se sitúan por lo tanto entre las bandejas deslizantes 60, 61.

[0064] Cada bandeja deslizante 60, 61 se presenta bajo la forma de una pieza anular que tiene una cara superior y una cara inferior. La bandeja deslizante superior 60 está en conexión pivotante con la cara inferior de la parte central 20 del rotor superior 2, mientras que la bandeja deslizante inferior 61 está en conexión pivotante con la cara superior de la parte central 30 del rotor inferior 3. Más particularmente, la cara de la bandeja deslizante 60, 61 que está en contacto con la parte central 20, 30 del rotor 2, 3 presenta una lengüeta anular 60a, 61a recibida en una ranura de forma y dimensión correspondientes proporcionada en dicha parte central 20, 30. Cada bandeja deslizante 60, 61 lleva además una pluralidad de imanes representados esquemáticamente en 61b y únicamente visibles para la bandeja deslizante 61, cada uno posicionado para poder atraer al menos una de las varillas 62, 66, 67, siendo estas últimas hechas para ese propósito, al menos en sus extremos libres, de material ferromagnético. Siendo el único grado de libertad de las varillas 62, 66, 67 la traslación en la dirección paralela al primer eje, se comprende fácilmente que la rotación de cada una de las bandejas deslizantes 60, 61 alrededor del eje de rotación del rotor 2, 3, respectivo es impedida, la lengüeta 60a, 61a y la ranura asociada asegurando el guiado en rotación del rotor 2, 3 con respecto a la bandeja deslizante 60, 61 respectiva. Los imanes 61b llevados por cada bandeja deslizante 60 o 61 que cooperan con el material ferromagnético de las varillas constituyen unos medios de bloqueo que permiten impedir la rotación de la bandeja deslizante con respecto al rotor 2 o 3.

[0065] En consecuencia, desplazando verticalmente hacia arriba o hacia abajo una varilla de control 62, esta última puede presionar respectivamente contra la bandeja deslizante superior 60 o contra la bandeja deslizante inferior 61, haciendo así girar esta última, y por lo tanto el rotor 2, 3 al cual está conectado, alrededor de un eje de rotación que es horizontal, pasa por el centro del enlace rótula a dedo 7 y es perpendicular a la línea recta que conecta dicho centro y el punto de contacto entre la varilla de control 62 y la bandeja deslizante 60, 61. La bandeja deslizante 60, 61 sobre la cual la varilla de control 62 no presiona, es igualmente llevada a inclinarse de la misma manera, pero debido a la atracción entre el imán 61b y la varilla de control 62.

[0066] El ángulo de inclinación será función de la distancia recorrida por la varilla de control 62 con respecto a una posición neutra en la cual los dos rotores 2 y 3 son horizontales, siendo controlada la distancia de manera precisa por los motores paso a paso 63.

[0067] La inclinación de los rotores 2 y 3 significa una inclinación correspondiente de las palas 22 y 32 alrededor del eje de balanceo A2 y/o del eje de cabeceo A3, y por lo tanto un control de la actitud de balanceo y de cabeceo y de la dirección de vuelo en el plano horizontal.

[0068] Para cada varilla de control 62, se prevé ventajosamente una varilla espejo 66 de longitud fija igual a la de la varilla de control 62 y diametralmente opuesta a esta última. Cada varilla espejo 66 está montada en traslación libre en la dirección paralela al primer eje A1, siendo el guiado en traslación asegurado por dos orejetas 42 (Figuras 2 y 4) del bastidor 4, exteriores a este último y espaciadas la una de la otra según el primer eje A1. Las varillas espejo 66 sirven para equilibrar las fuerzas aplicadas a los rotores 2, 3 por las varillas de control 62.

[0069] Las varillas 67 son varillas de recuperación de desgaste con muelle de retorno y están distribuidas angularmente alrededor del bastidor 4, siendo llevadas también por orejetas 42 (figura 2). Estas varillas 67 permiten asegurar permanentemente un contacto en varios puntos con las bandejas deslizantes 60, 61 con el fin de mantener el paralelismo de los dos rotores 2, 3 y la ausencia de juego, incluso en caso de desgaste de las bandejas deslizantes 60, 61. Cada varilla 67 presentará ventajosamente una superficie de contacto esférica en cada uno de sus extremos.

[0070] En la forma de realización representada, se prevén dos varillas de control 62, dos varillas espejos 66 y cuatro varillas de recuperación de desgaste 67, regularmente repartidas alrededor de la circunferencia del bastidor 4, y se prevén ocho imanes 61b respectivos para cada bandeja deslizante 60, 61, cada uno en una posición en frente de un extremo respectivo de una varilla 62, 66, 67 respectiva.

[0071] Como variante, es posible asegurar el deslizamiento de las bandejas 60 y 61 no por rozamiento sino mediante rodamientos de bolas dispuestos entre la bandeja deslizante 60, 61 y la parte central 20, 30 del rotor considerado.

[0072] Para un aerodino de masa reducida, los medios de bloqueo magnéticos son suficientes para asegurar el bloqueo en rotación de las bandejas deslizantes 60 y 61.

[0073] Para un aerodino de masa más importante, será deseable de prever medios de bloqueo mecánico de las bandejas deslizantes.

[0074] Un ejemplo de un tal medio de bloqueo se representa en la Figura 10.

[0075] Conforme a esta forma de realización, los medios de bloqueo comprenden al menos una pequeña biela B que es unida al bastidor 4 por un primer extremo al nivel de una conexión pivotante B1 y que es unida a una bandeja deslizante 60 o 61 por un segundo extremo al nivel de un enlace rótula B2. Los extremos de la pequeña biela están conectados por una varilla deslizante B3. Así, la pequeña biela B puede acompañar los desplazamientos de la bandeja deslizante 60 o 61 a la cual está unida impidiendo al mismo tiempo la rotación de esta última.

[0076] Las unidades de control (no representadas), particularmente para ordenar el funcionamiento del dispositivo de propulsión 1, pueden ser integradas en el interior del bastidor 4, entre los dos rotores 2, 3. Estas unidades de control pueden ser unidades de control de los motores, una antena GPS, unidades de medida inercial, etc.

[0077] Se constata por lo tanto que la única masa puesta en movimiento para el control de la actitud de balanceo y de cabeceo es la de los dos rotores 2, 3, cuya masa puede ser muy pequeña, de modo que el pilotaje del aerodino es muy reactivo.

[0078] Además, el centro de gravedad permanece inmóvil durante los movimientos de balanceo y/o de cabeceo, o es muy poco afectado por ellos, permitiendo así de evitar la creación de inestabilidad.

[0079] El dispositivo de propulsión 1 ofrece por lo tanto una maniobrabilidad muy grande del aerodino.

[0080] Además, el dispositivo de propulsión 1 es muy compacto, dado que el conjunto de los medios de accionamiento en rotación de los rotores y los medios de control de la inclinación de los rotores alrededor de los ejes de balanceo y de cabeceo se sitúan entre los dos rotores. Así, como se puede ver en la Figura 11, donde se ha representado muy esquemáticamente un dron D cuyo cuerpo D1 está equipado del dispositivo de propulsión 1, la altura total del dron D no se ve afectada por la presencia del dispositivo de propulsión 1. Se puede por lo tanto aumentar el tamaño de las palas sin aumentar necesariamente el tamaño del resto del aerodino, para un sigilo tanto visual como acústico.

[0081] Se entiende que la forma de realización particular que se acaba de describir, ha sido dada a título indicativo y no es limitativo, y que modificaciones pueden ser aportadas sin apartarse de la presente invención.

[0082] Por ejemplo, tal y como se ilustra muy esquemáticamente en la Figura 12, se podrá prever que una parte de los medios motores se sitúa fuera del bastidor 4 y sea llevada por la celda C del aerodino, particularmente como aquí en el caso de un helicóptero H que necesitaría una potencia motriz más importante. En tal caso, por ejemplo, las segundas ruedas dentadas 57, montadas en los ejes de salida 55 de los motores 53 en la forma de realización descrita anteriormente, podrían simplemente ser montadas cada una en un extremo de un eje de transmisión Ab paralelo al eje de guiñada A1 y entrando en el bastidor 4 por su extremo inferior abierto, estos ejes de transmisión Ab, de los cuales solo uno está representado, están conectados por todo medio apropiado a un motor dedicado M llevado por la celda C, como por ejemplo mediante una caja de transmisión Bt.

[0083] El dispositivo de propulsión según la presente invención permite entonces de beneficiarse de las ventajas de los sistemas conocidos de rotores coaxiales contrarrotativos para helicópteros, superando al mismo tiempo sus inconvenientes debidos a la presencia de sistemas de control cíclico con bandeja y bielas, a saber, una alta complejidad y un volumen vertical que penaliza, el helicóptero no puede resguardarse en un hangar no específicamente previsto para acogerlo.

Claims (17)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de propulsión (1) para aerodino de ala rotativa y con despegue y aterrizaje verticales, con rotores oaxiales contrarrotativos (2, 3) móviles en guiñada, balanceo y cabeceo, el dispositivo de propulsión (1) que

- un bastidor (4) hueco y que tiene un eje longitudinal que, en uso, es coaxial al eje de guiñada (A1), - un rotor superior (2) y un rotor inferior (3) que tienen cada uno una parte central (20, 30) anular configurada para fijar en su periferia unas palas (22, 32) con un paso fijo, siendo los rotores (2, 3) espaciados uno sobre otro según el eje de guiñada (A1), definiendo cada rotor (2, 3) un disco rotor y siendo capaz de ser accionado en rotación alrededor de un eje de rotación que es perpendicular al disco rotor y de ser inclinado alrededor del eje de balanceo (A2) y del eje de cabeceo (A3), - medios de accionamiento (5) para accionar en rotación cada rotor (2, 3) alrededor de su eje de rotación, y

- medios de control de inclinación (6) para inclinar los rotores (2, 3) alrededor del eje de balanceo (A2) y del eje de cabeceo (A3), el dispositivo de propulsión (1) siendo caracterizado por el hecho de que los medios de accionamiento (5) comprenden medios motores (53) y, para cada rotor (2, 3), una parte rotativa (50) que es capaz de ser accionada en rotación alrededor del eje de guiñada (A1) por los medios motores (53), cada parte rotativa (50) estando situada en la parte central anular del rotor (2, 3) respectivo y estando conectada a este última por un enlace rótula a dedo (7), cuyo centro es la intersección del disco rotor respectivo y del eje de guiñada (A1) y cuyo eje es el eje de rotación del rotor (2, 3).

2. Dispositivo de propulsión (1) según la reivindicación 1, en el cual las piezas rotativas (50) están formadas cada una por un anillo de accionamiento (50) montado de forma rotativa alrededor de un portador circular (41) del bastidor (4) en el cual se instala al menos una ventana (58) a través de la cual se extiende un órgano de accionamiento (56) capaz de ser accionado en rotación por los medios motores (53) y capaz de accionar en rotación el anillo de accionamiento (50).

3. Dispositivo de propulsión (1) según la reivindicación 2, en el cual cada rotor (2, 3) está en contacto esférico con el anillo de accionamiento (50) respectivo, siendo el centro de la esfera de contacto la intersección del eje de guiñada (A1) y del disco rotor del rotor (2, 3), y estando prevista una ranura (24) que desemboca en la superficie interior de la parte central del rotor (2, 3) y cuya longitud es paralela al eje de guiñada ( A1), ranura (24) en la cual un dedo radial (71) unido al anillo de accionamiento (50) es alojado de manera a transmitir al rotor (2, 3) el movimiento de rotación del anillo de accionamiento (50) alrededor del eje de guiñada (A1) permitiendo al mismo tiempo las rotaciones del rotor (2, 3) alrededor del eje de balanceo (A2) y del eje de cabeceo (A3).

4. Dispositivo de propulsión (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 2 y 3 en el cual, cada anillo de accionamiento (50) presenta en su superficie interior un dentado circunferencial (52) y el órgano de accionamiento (56) respectivo es una primera rueda dentada ( 56) en engranaje con el dentado (52).

5. Dispositivo de propulsión (1) según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el cual los medios motores (53) comprenden, para cada rotor (2, 3), un motor (53) dedicado a dicho rotor (2, 3) y que tiene un eje de salida (55) que es paralelo al eje de guiñada (A1) y cuyo movimiento de rotación se transmite al órgano de accionamiento (56), facultativamente mediante una segunda rueda dentada (57) montada en el eje de salida (55) y en engranaje con la primera rueda dentada (56).

6. Dispositivo de propulsión (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 en el cual, los medios motores (53) para los dos rotores (2, 3) se sitúan en el interior del bastidor (4), entre las partes rotativas (50), preferiblemente los medios motores (53) que comprenden dos motores dedicados (53) alineados el uno con el otro, el eje de salida (55) de un motor (53) situándose en el lado del rotor superior (2) mientras que el eje de salida (55) del otro motor (53) se sitúa en el lado del rotor inferior (3), extendiéndose los dos motores (53) a lo largo de una pared interior del lado de la envoltura del bastidor (4).

7. Dispositivo de propulsión (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 en el cual, los medios motores comprenden al menos un motor situado al exterior del bastidor (4) y capaz de producir un movimiento de salida, y medios de transmisión del movimiento de salida del o de los motores a las partes rotativas (50) para accionarlas en rotación, al menos una parte de dichos medios de transmisión estando situados en el interior del bastidor (4).

8. Dispositivo de propulsión (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 en el cual los medios de control de inclinación (6) comprenden al menos dos varillas de control (62), de longitud fija, situadas al exterior del bastidor (4), entre los rotores (2, 3), y desplazables en traslación paralela al eje de guiñada (A1), en ambas direcciones, de modo que cada una sea capaz de apoyar por un extremo del mismo sobre uno de los rotores (2, 3) y así hacerlo girar alrededor de un eje, estando las varillas de control (62) espaciadas la una de la otra angularmente de tal modo que dichos ejes son diferentes, comprendiendo además los medios de control de inclinación (6) medios motores (63, 64, 65) para desplazar cada una de las varillas (62) en traslación.

9. Dispositivo de propulsión (1) según la reivindicación 8, en el cual los medios motores (63, 64, 65) comprenden, para cada varilla de control (62), un motor (63) bidireccional dedicado cuyo eje de salida acciona en rotación un tornillo ( 64a) paralelo al eje de guiñada (A1) y sobre el cual está montada una tuerca (64b) bloqueada en rotación, de modo que una rotación del tornillo (64a) desplaza la tuerca (64b) a lo largo del tornillo (64a), la tuerca ( 64b) que lleva un brazo (64c) que se extiende fuera del bastidor (4), pasando a través de una ranura paralela al eje de guiñada (A1), y cuya varilla de control (62) es solidaria, siendo los motores (63), preferiblemente, motores paso a paso.

10. Dispositivo de propulsión (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 8 y 9, en el cual está previsto, para cada varilla de control (62), una varilla dicha espejo (66) de longitud fija, situada al exterior del bastidor (4), entre los rotores (2, 3), que le es paralela y diametralmente opuesta a la varilla de control (62) respectiva y desplazable en traslación paralelamente al eje de guiñada (A1), en ambas direcciones, y cada uno de cuyos dos extremos está en contacto con un rotor (2, 3) respectivo.

11. Dispositivo de propulsión (1) según una de las reivindicaciones 8 a 10 que comprende dos varillas de control (62), al menos los dos extremos de cada una de las varillas de control (62) estando en contacto esférico con una bandeja deslizante (60, 61) que está dispuesta en la parte central (20, 30) de la cara de cada rotor (2,3) orientada hacia el otro rotor (2,3), bandeja deslizante montada de una manera que permite una rotación relativa entre la bandeja deslizante (60,61) y el rotor (2, 3) alrededor del eje de rotación del rotor (2, 3), unos medios de bloqueo estando previstos para impedir la rotación de la bandeja deslizante con respecto a las varillas.

12. Dispositivos de propulsión (1) según la reivindicación 11, en el cual, los medios de bloqueo comprenden imanes, llevados por las varillas o por la bandeja deslizante (60, 61), imanes que cooperan con un material ferromagnético llevado respectivamente o formando la bandeja deslizante o las varillas, de tal manera que una rotación de la bandeja deslizante (60, 61) alrededor del eje de rotación está prohibida por la fuerza de atracción entre las varillas de control (62) y la bandeja deslizante (60, 61) resultante de la cooperación de dichos imanes y dichas piezas ferromagnéticas.

13. Dispositivos de propulsión (1) según la reivindicación 11 en el cual, los medios de bloqueo comprenden al menos una pequeña biela (B) unida al bastidor por un primer extremo al nivel de una conexión pivotante (P1) y unida a una bandeja deslizante ( 60, 61) por un segundo extremo al nivel de un enlace rótula (B2), estando conectados los extremos de la pequeña biela (B) por una varilla corredera (B3), acompañando así la pequeña biela (B) los movimientos de la bandeja deslizante (60, 61) impidiendo al mismo tiempo su rotación.

14. Dispositivos de propulsión (1) según una de las reivindicaciones 11 a 13 en el cual, la bandeja deslizante está conectada a la parte central (20, 30) del rotor (2,3) por un rodamiento.

15. Dispositivo de propulsión (1) según una de las reivindicaciones 10 a 13, que comprende además varillas de recuperación de desgaste (67), con muelle de retorno, situadas al exterior del bastidor (4), entre los rotores (2, 3), y desplazables en traslación paralelamente al eje de guiñada (A1), en ambos sentidos, y cada uno de cuyos dos extremos está en contacto, por solicitación elástica, con la bandeja deslizante (60, 61), las varillas de control (62) y las varillas de recuperación de desgaste ( 67), y cuando sea necesario las varillas espejos (66), siendo regularmente distribuidas alrededor del bastidor (4) y todas a la misma distancia del eje de guiñada (A1).

16. Dispositivo de propulsión (1) según una de las reivindicaciones 8 a 15, tomadas en dependencia de la reivindicación 6, en el cual, el conjunto de los medios motores (63, 64, 65) se sitúan entre las partes rotativas (50), y preferiblemente los motores (63) dedicados a controlar la inclinación están alineados el uno con el otro y dispuestos lateralmente a los motores (53) dedicados a accionar las piezas rotativas (50), la salida del eje de un motor (63) dedicado al control de la inclinación situándose en el lado del rotor superior (2) mientras que el eje de salida del otro motor (63) se sitúa en el lado del rotor inferior (3), extendiéndose los tornillos (64c) al lado de los diferentes motores (53, 63) y a lo largo de la pared interior de la envoltura lateral del bastidor (4).

17. Aerodino de ala rotativa y con despegue y aterrizaje verticales (D, H), cuya propulsión está asegurada por un dispositivo de propulsión (1), en el cual el dispositivo de propulsión (1) es tal como definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16.