KR102000305B1

KR102000305B1 - 제1 진동체로부터 제2 몸체로의 진동 전달을 감소시키는 시스템과 방법

Info

Publication number: KR102000305B1
Application number: KR1020147003468A
Authority: KR
Inventors: 앤드류 플러머; 피터 코트; 진-파울 핸더슨; 나이젤 존스턴
Original assignee: 어구스타웨스틀랜드 리미티드
Priority date: 2011-07-15
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2019-07-15
Anticipated expiration: 2032-03-26
Also published as: CA2841928C; RU2595069C2; WO2013011264A1; US20150060595A1; JP6072786B2; GB201112244D0; EP2731868A1; US10435142B2; CN103917447A; GB2492965A; RU2014105539A; CA2841928A1; BR112014000927B1; JP2014521035A; GB2492965B; BR112014000927A2; CN103917447B; BR112014000927B8; EP2731868B1; KR20140068875A

Abstract

제1 진동체로부터 제2 몸체로의 진동 전달을 감소시키기 위한 시스템은 제1 진동체에 연결된 제1 부품과, 제2 몸체에 연결된 제2 부품과, 제1 부품과 제2 부품에 연결된 전자 유압식 액추에이터를 포함하고, 전자 유압식 액추에이터는 제1 진동체의 진동 주파수에 대략 대응하는 주파수에서 제1 부품과 제2 부품을 서로에 대하여 연속적으로 발진시키도록 작동가능하다.

Description

제1 진동체로부터 제2 몸체로의 진동 전달을 감소시키는 시스템과 방법{A SYSTEM AND METHOD FOR REDUCING THE TRANSMISSION OF VIBRATION FROM A FIRST VIBRATING BODY TO A SECOND BODY}

전방으로 비행하는 헬리콥터의 진동은, 블레이드 통과 주파수에서 주 유지 로터(main sustaining rotor) 회전 시스템에 의해 주로 발생한다. 힘과 모멘트는 일반적으로 트랜스미션을 통해 동체 부착물에 전달되어, 동체에 진동을 발생시킨다.

헬리콥터의 기어박스와 동체 간의 진동을 상쇄하거나 적어도 억제하는 데 유압식 액추에이터를 사용하는 구조적 응답 진동 억제 시스템의 능동 제어는 수년 동안 성공적으로 사용되어 왔다. 그러나, 액추에이터에 의해 사용되는 유압 전력은 클 수 있다. 15톤 로터크래프트에서는, 연속적인 전력 소모가 3kW를 초과하는 것이 통상적이다. 또한, 소형 로터크래프트에 대하여 유압식 액추에이터를 사용하는 것은 실용적인 것으로 여겨지지도 않았다.

주파수들의 범위에 걸쳐 동체에 전달되는 진동을 최소화하는 데 효과적인 능동형 진동 감소 시스템과는 대조적으로, 하나의 특정한 주파수에서 기능하도록 조정되므로 외부 전력을 소모하지 않는 수동형 진동 감소 시스템들도 제안되어 왔다. 이러한 수동형 시스템은, 로터 속도에 상당한 변동이 발생하면 유효성을 잃게 된다.

따라서, 본 발명은 제1 진동체로부터 제2 몸체로의 진동 전달을 감소시키는 개선된 시스템에 관한 것으로서, 배타적이지 않게 구체적으로는, 제2 몸체가 예를 들어 헬리콥터의 동체이며, 제1 진동체가 회전 시스템이며, 예를 들어, 동체를 지지하거나 동체에 의해 지지되는, 복수의 로터 블레이드를 갖는 헬리콥터의 주 유지 로터이다. 주요 진동 전달 경로는 제1 진동체와 제2 몸체 간의 기계적 연결부이지만, 제2 몸체, 예를 들어, 동체는 예를 들어 공기 역학적 또는 음향적 물리력 등의 이차 경로에 의해 가진(excited)될 수도 있다. 일부 진동 시스템에서는, 제1 진동체의 진동을 감소시키거나 조정하는 것이 바람직할 수도 있다.

본 발명을 적용할 수 있는 진동 시스템의 예로는, a) 제1 진동체가 엔진이거나 엔진들이고 제2 몸체가 배 또는 선박의 선체인 배 또는 선박, b) 제1 진동체가 프로펠러(들) 및 기어박스(들) 및 엔진(들)이고, 제2 몸체가 항공기의 기체인 항공기, c) 제1 진동체가 터빈이나 발전기 등의 내연 엔진 또는 로터이고 제2 몸체가 소스 장착 구조인 발전 시스템, 및 d) 내연 엔진 또는 기타 순환식이나 회전식 기계가 제1 몸체에 진동을 유도하고 제1 몸체에 연결된 제2 몸체로 그러한 진동의 전달을 감소시키는 것이 바람직한 기타 시스템이 있다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 제1 진동체로부터 제2 몸체로의 진동 전달을 감소시키기 위한 시스템을 제공하고, 이 시스템은, 제1 진동체에 연결된 제1 부품과, 제2 몸체에 연결된 제2 부품과, 제1 부품과 제2 부품에 연결된 전자 유압식(electro-hydrostatic) 액추에이터를 포함하고, 전자 유압식 액추에이터는 제1 진동체의 진동 주파수에 대략 대응하는 주파수에서 제1 부품과 제2 부품을 서로에 대하여 연속적으로 발진시키도록 작동가능하다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 회전 시스템을 지지하거나 상기 회전 시스템에 의해 지지되는 동체를 포함하는 구조를 포함하는 헬리콥터를 제공하고, 이 구조의 부품들은 가진 주파수에서 상대 운동할 수 있고, 헬리콥터는, 그 구조의 상대 운동가능한 부품들 사이에 연결된 복수의 전자 유압식 액추에이터와, 가진 주파수에 대략 대응하는 주파수에서 전자 유압식 액추에이터들을 연속적으로 발진시키도록 작동가능한 수단과, 선택된 위치들에서 회전 시스템 및/또는 동체에 부착되고, 회전 동안 각각의 선택된 위치들에서의 동적 변화를 나타내는 신호들을 생성하도록 구성된 복수의 센서와, 센서들로부터의 신호들을 처리하고, 전자 유압식 액추에이터들에 의해 생성되는 인가력(applied forces)의 위상과 크기를 제어하고 인가력의 위상과 크기 특성들을 가변하기 위한 출력 신호들을 제공하여 회전 시스템의 동적 특성의 변화를 보상하여 동체의 진동의 전체 레벨이 감소되도록 구성된 처리 수단을 포함한다.

본 발명의 제3 양태에 따르면, 회전 시스템을 지지하거나 상기 회전 시스템에 의해 지지되는 동체를 포함하는 헬리콥터 구조의 진동을 감소시키는 방법을 제공하고, 그 구조의 부품들은 가진 주파수에서 상대 운동할 수 있고, 이 방법은, 그 구조의 상대 운동가능한 부품들 간에 복수의 전자 유압식 액추에이터를 연결하는 단계와, 가진 주파수에 대략 대응하는 주파수에서 전자 유압식 액추에이터들을 발진시키는 단계와, 회전 동안 회전 시스템 상의 복수의 위치에서의 동적 변화를 나타내는 신호들을 생성하는 단계와, 전자 유압식 액추에이터들에 의해 생성되는 인가력의 위상과 크기를 제어하고 인가력의 위상과 크기 특성들을 가변하기 위한 출력 신호들을 제공하여 회전 시스템의 동적 특성의 변화를 보상하여 동체의 진동의 전체 레벨이 감소되도록 구성된 처리 수단에 그 신호들을 공급하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제4 양태에 따르면, 제2 몸체의 진동을 감소시키는 방법을 제공하고, 이 방법은, 제2 몸체와 제1 진동체 사이에 복수의 전자 유압식 액추에이터를 연결하는 단계와, 제1 진동체의 진동 주파수에 대략 대응하는 주파수에서 전자 유압식 액추에이터들을 발진시키는 단계와, 제1 진동체 상의 복수의 위치에서의 동적 변화를 나타내는 신호들을 생성하는 단계와, 전자 유압식 액추에이터들에 의해 생성되는 인가력의 위상과 크기를 제어하고 인가력의 위상과 크기 특성들을 가변하기 위한 출력 신호들을 제공하여 제1 진동체의 동적 특성의 변화를 보상하여 제2 몸체의 진동의 전체 레벨이 감소되도록 구성된 처리 수단에 그 신호들을 공급하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제5 양태에 따르면, 회전 시스템을 지지하거나 회전 시스템에 의해 지지되는 동체를 포함하는 헬리콥터의 구조의 진동을 감소시키는 장치를 제공하고, 그 구조의 부품들은 가진 주파수에서 상대 운동할 수 있고, 그 장치는, 그 구조의 상대 운동가능한 부품들 사이에 연결되도록 구성된 복수의 전자 유압식 액추에이터와, 사용시, 가진 주파수에 대략 대응하는 주파수에서 전자 유압식 액추에이터들을 연속적으로 발진시키는 수단과, 회전 시스템 상의 선택된 위치들에서 회전 시스템 및/또는 동체에 부착되고, 사용시, 회전 동안 각각의 선택된 위치들에서의 동적 변화를 나타내는 신호들을 생성하도록 구성된 복수의 센서를 포함하고, 이 장치는, 센서들로부터의 신호들을 처리하고 전자 유압식 액추에이터들에 의해 생성되는 인가력의 위상과 크기를 제어하고 인가력의 위상과 크기 특성들을 가변하기 위한 출력 신호들을 제공하여 회전 시스템의 동적 특성의 변화를 보상하도록 구성된 처리 수단을 더 포함한다.

이제, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 시스템이 장착된 헬리콥터를 예시하는 측면도.
도 2는 본 발명의 장치의 유압 회로도.
도 3은 본 발명을 구체화하는 장치를 상측 측면에서 본 사시도.
도 4는 본 발명을 구체화하는 장치를 하측 측면에서 본 사시도
도 5는 본 발명을 구체화하는 장치의 부분 단면 사시도.

먼저, 도 1을 참조해 보면, 헬리콥터 구조는 일반적으로 주 유지 로터(11), 안티 토크 로터(14)를 구비하며 후방으로 연장되는 꼬리부(13)를 갖는 헬리콥터 동체(12)를 포함하는 회전 시스템을 포함하는 것으로서 참조 번호 10으로 표시되어 있다. 동체(12)는, 엔진과, 로터(11)를 축 A를 중심으로 구동하도록 주 유지 로터(11)에 구동력을 전달하는 기어박스(15)를 구비한다. 기어박스(15)는 복수의 탄성 버팀 조립체(17)에 의해 동체(12)에 부착되고, 각 탄성 버팀 조립체는 본 발명에 따른 전자 유압식 액추에이터(20)를 포함한다. 본 실시예에서는, 탄성 버팀 조립체(17)가 4개이며, 일반적으로 기어박스(15)의 각 모서리에 하나씩 위치하며, 구체적으로는, 정면측에 2개, 후면측에 2개가 위치한다.

(더욱 상세히 후술하는) 전자 유압식 액추에이터는 동체(12) 내에 위치하는 처리 수단(22)으로부터 작동 신호를 수신한다. 처리 수단(22)은, 로터(11)의 로터 블레이드들에, 및/또는 다른 방식으로는 로터(11)에, 및/또는 동체(12)에, 및/또는 기어박스(15)에, 및/또는 버팀대들(17) 중 하나 이상에, 예를 들어, 버팀대들의 양단에 또는 양단 중 하나에 장착된 센서들(21)로부터 입력 신호를 수신하여, 액추에이터들(20)에 의해 제공되는 가진력의 위상과 크기를 가변한다. 이러한 구성에서, 탄성 버팀 조립체들(17)은 헬리콥터가 수평 비행할 때 수직에 대하여 약 45°로 배치되지만, 탄성 버팀 조립체들의 각도는 필요에 따라 변경될 수 있다.

따라서, 동체(12)와 기어박스(15)는, 진동 가진 주파수에 대략 대응하는 주파수에서 상대 운동할 수 있는 헬리콥터 구조의 부품들을 포함한다. 각 액추에이터(20)는, 작동 동안, 동체(12)에 힘을 인가하도록 구성되고, 동체는 기어박스(15)에 대한 동등하면서 반대되는 힘에 의해 반응된다.

센서들(21)은, 이 예에서, 로터(11)가 회전함에 따라 각각의 선택된 위치들에서의 동적 변화를 나타내는 신호들을 생성하도록 구성된 가속도계들을 포함한다.

센서들이 가속도계들인 본 실시예에서, 가속도계들(21)은 동체(12) 내에 구비되는 컴퓨터(22)를 포함하는 처리 수단에 작동가능하게 연결되고, 컴퓨터(12)는, 액추에이터들(20)에 의해 발생한 인가력의 위상과 크기를 제어하고 인가력의 위상과 크기 특성을 가변하기 위한 출력 신호들을 제공하도록 구성된다. 동작시, 진동력은, 예를 들어, 전방 비행에 있어서 비대칭적 공기 흐름으로 인해 주 유지 로터(11)에 의해 생성된다. 로터(11)가 회전함에 따라 발생하는 이러한 진동력은, 임의의 보상 시스템이 없는 경우에, 기어박스(15)로부터 동체(12)로 전달된다. 이러한 진동력 및 관련된 모멘트는 블레이드 통과 주파수와 그 고조파에서 지배적으로 존재하며, 블레이드 통과 주파수는 로터(11)의 회전 속도와 로터 블레이드들의 개수의 곱이다.

헬리콥터에는, 로터(11)의 각 위치(angular position)에 관한 신호를 처리 수단(22)에 제공하는 하나 이상의 로터 위치 센서(21a)도 제공된다. 이는, 주파수 및/또는 위상 정보를 제공하는 참조 신호를 제공하도록 처리 수단(22)과 진동원의 동기화에 사용될 수 있다. 동기화 신호가 제공되지 않으면, 가속도계(21)로부터 주파수 위상 정보를 식별할 수도 있다.

대안으로, 진동원으로부터의 특정한 주파수 동기화 신호를 이용하는 또는 이용하지 않는 진동 피드백에 기초하는 제어 전략을 채용할 수도 있다.

또한, 헬리콥터에는, 트랜스미션 내의 회전 부품의 각 위치에 관한 신호를 처리 수단(22)에 제공하는 트랜스미션 위치 센서(21b)가 선택사항으로 제공될 수도 있다. 이는, 주파수 및/또는 위상 정보를 제공하는 참조 신호를 제공하도록 처리 수단(22)과 진동원의 동기화에 사용될 수 있다. 동기화 신호가 제공되지 않으면, 가속도계(21)로부터 주파수 위상 정보를 식별할 수도 있다.

통상적으로, 헬리콥터에 대한 블레이드 통과 주파수는 10Hz 내지 30Hz 범위에 있고, 예를 들어, 17Hz이다. 감속된 로터 비행 모드 동안에는, 주파수가 더욱 낮아질 수 있다.

또한, 가속도계들(21)이 있는 위치에서의 로터(11)의 동적 변화로 인해, 컴퓨터(22)로부터의 출력 신호의 위상 및 크기가 조절된다.

컴퓨터(22)는, 예를 들어, 액추에이터들(20)로의 출력 신호들(26)의 집합의 위상과 크기 응답 특성들 및 이에 따른 액추에이터의 출력 힘들이 연속적으로 가변되어 동체(12) 또는 로터(11)에서의 변화하는 동적 특성들에 맞춰지는 것을 보장하도록, 가속도계(21)로부터 수신되는 진동 신호를 분석하도록 구성된다.

따라서, 본 발명의 방법과 장치는, 전자 유압식 액추에이터들(20)의 가진 주파수 발진의 위상과 크기를 동시에 변화시켜 기어박스로부터 동체(12)로 전달되는 진동 레벨을 상쇄하거나 적어도 상당히 감소시키고, 이에 따라 헬리콥터 동체(12)의 전체 진동 레벨을 상당히 개선한다.

더욱 구체적으로, 도 2 내지 도 5를 참조해 보면, 각각의 전자 유압식 액추에이터(20)는, 실린더(32) 내에 위치하는 피스톤(31), 및 펌프(35)에 구동가능하게 연결된(즉, 회전가능하게 결합된) 전기 모터(33)를 포함하고, 펌프(35)는 유압액을 변위시켜 실린더(32) 내의 피스톤(31)을 운동시키도록 작동가능하다. 피스톤(31)은 출력 샤프트(38)에 연결된다. 도면에 도시한 바와 같은 액추에이터의 실시예는 테스트를 위해 제조되었으며, 따라서, 그 구성은 버팀대(17) 내에 끼워지도록 변경될 수 있다. 그러나, 액추에이터(20)의 부품들은 기능적으로 동일하다.

본 예에서, 전기 모터(33)는 하우징(34) 내에서 지지되는 D.C. 브러시리스 모터이다(또는 다른 유형의 모터를 사용할 수 있다). 하우징은 펌프(35)에 연결되고, 펌프(35)와 전기 모터의 하우징(34)이 유체 연결된다. 이는, 본 실시예에서 전기 모터(33)가 유압액 내에 담겨 있으며 이에 따라 습식으로 작동함을 의미한다. 그러나, 대안으로, 모터가 건식으로 작동할 수도 있다는 점을 이해하기 바란다.

모터(33)는 적절한 기어링을 통해 펌프(35)를 시계 방향으로 또는 반시계 방향으로 구동하여 시스템의 유압액을 두 개의 방향 중 하나의 방향으로 이동시키도록 구성된다. 피스톤(31)은 실린더(32)를 제1 챔버(36)와 제2 챔버(37)로 분할한다. 제1 챔버(36)는 제1 유체 도관(39)에 의해 펌프(35)의 제1 출구에 연결된 입구(36a)를 갖는다. 제2 챔버(37)는 제2 유체 도관(40)에 의해 펌프(35)의 제2 출구에 연결된 입구(37a)를 갖는다. 펌프(35)와 피스톤/실린더(31, 32)는, (예를 들어, 시계 방향으로 회전시) 펌프(35)에 의해 유압액이 제1 챔버(36) 내로 변위되어 피스톤(31)이 제1 방향(이 예에서는, 모터(33)로부터 멀어지는 방향)으로 운동하는 한편 (예를 들어, 반시계 방향으로 회전시) 펌프(35)에 의해 유압액이 제2 챔버(37) 내로 변위되어 피스톤(31)이 반대 방향으로 운동하도록 구성된다. 모터(33)는, 이 예에서 기어박스(15)인 진동체의 진동 주파수에 일치하도록 자신의 회전 방향을 빠르게 전환할 수 있다.

압력 센서들, 예를 들어, 트랜듀서들(Pa, Pb)은, 챔버들(36, 37) 내의 유체 압력을 감지하고 처리 수단(22)에 피드백을 제공하도록 및/또는 시스템의 압력 증가를 파일럿에게 경고하도록 제공된다.

액추에이터(20)는 시스템의 유압액을 가압하기 위한 축적기(50)도 포함한다. 축적기(50)는 모터(33)를 지지하는 하우징(34)에 유체 연결된다. 대체 실시예(도시하지 않음)에서는, 시스템의 유압액을 가압하기 위해 축적기를 유연 벽들(compliant walls)을 갖는 챔버로 대체할 수 있다.

본 예에서는, 전기 모터(33)와 펌프(35)가 피스톤(31)과 실린더(32)와 일렬로 위치한다(또는 축 방향으로 정렬된다)는 점을 알 수 있다. 그러나, 대안으로, 전기 모터(33)와 펌프(35)가 피스톤(31)과 실린더(32)와 병렬로 위치할 수도 있다는 점을 인식하기 바란다. 다시 말하면, 전기 모터(33)와 펌프(35)는 피스톤(31)과 실린더(32)와 축 방향으로 정렬되지 않도록 피스톤과 실린더의 일측에 위치할 수도 있다.

도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 액추에이터(20)는 스프링으로서 기능하는 유연한 구조 부재(60)에 평행하게 버팀대(17) 내에 위치한다. 액추에이터(20)와 스프링(60)의 구성은, 얻어지는 동적 시스템의 공진 주파수를 조정하도록 펌프(35)와 모터(33)의 관성을 선택할 수 있지만 필수적인 것은 아님을 의미한다. 이러한 공진(또는 공진에 가까움)을 이용하여 작동시 모터(33)에 의해 출력되는 데 요구되는 전력량을 감소시킬 수 있다. 또한, 공진을 이용하여 버팀대(17)를 통해 전달되는 진동을 완전히 수동적으로 감소시킬 수 있고, (예를 들어, 시스템에 영향을 끼치는 내부 또는 외부 고장으로 인해) 모터(33)의 전기적 커맨드를 이용할 수 없다면 이러한 특징을 이용하여 풀백(full-back) 진동 제어 시스템을 제공할 수 있다. 다시 말하면, 시스템은 수동형 또는 능동형 시스템으로서 기능을 할 수 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 과압력이 발생하는 경우에(즉, 큰 외부 힘이 제어 시스템이 반응할 수 있는 속도보다 빠르게 가해지는 경우에) 실린더(32)의 양측 챔버들(36, 37) 간의 유체 경로를 연결하는, 선택 사항인 압력 릴리프 밸브들(62, 64)을 제공한다. 밸브(62)는 (소정의 압력을 초과하는 경우에) 유체가 챔버(37)로부터 챔버(36)로 흐르는 것을 허용하고, 밸브(64)는 (소정의 압력을 초과하는 경우에) 유체가 챔버(36)로부터 챔버(37)로 흐르는 것을 허용한다.

액추에이터(20)는, 몸체, 예를 들어, 연결되어 있는 기어박스의 진동 주파수에 따라, 능동형 진동 감소 디바이스와 수동형 진동 감소 디바이스 모두로서 기능 하도록 설계된다. 액추에이터(20)는, 피스톤, 모터, 및 펌프(및 기어링)가 새로운 주파수의 진동 하중에서 공진 질량체로서 기능을 하기 때문에, 선택된 주파수에서, 예를 들어, 17Hz에서, 모터(33)에 최소 전력을 제공하도록 설계(조정)되어 왔다. 버팀대(17)에 전달되는 주파수가 선택된 수동 주파수로부터 이동함에 따라, 그 주파수를 상쇄하여 동체에 전달되는 진동을 방지하거나 적어도 감소시키도록 모터(33)에 전력을 제공할 필요가 있다. 다시 말하면, 유압액, 펌프(35)와 전기 모터(33) 로터 관성의 공진 주파수가 기본 진동 주파수와 일치한다. 유압 실린더(32), 유체, 및 펌프(35)는 단일 스테이지 기어 비로서 기능을 하고, 모터(33) 관성이 주요 공진 질량체이다.

모터(33)가 사용하는 전력은, 액추에이터에서의 마찰 및 기타 손실을 보상하고, 또한, 작동점을 공진 주파수로부터 멀어지게 시프트한다. 이는 순수한 능동형 진동 감소 시스템에 비해 필요 전력을 감소시킨다. 순수한 전력 능동형 시스템은 모터로부터 충분한 열을 배출하는 데 유체 냉각과 추가 펌프 및 방사기를 필요로 할 수 있고, 따라서, 본 발명의 전자 유압식 액추에이터가 매우 유리하다.

본 발명은 공지된 진동 감소 시스템들에 비해 유리하며, 그 이유는, 모든 크기의 로터크래프트에서 사용가능하기 때문이며, 로터크래프트에서 발생하는 힘과 주파수에 따라 조절가능하다. 본 발명은, 또한, 액추에이터로의 유압 라인들에 대한 요건이 없으므로, 기존의 유압식 액추에이터 시스템들에 비해 감소된 유지보수 및 감소된 화재 위험을 제공한다. 액추에이터(20)의 "폐쇄된" 성질 때문에, 유지 보수나 교체를 위해 액추에이터를 쉽게 제거할 수 있다.

본 발명의 범위를 벗어나지 않고서 다양한 수정을 행할 수 있다. 예를 들어, 기어박스(15)와 동체(12) 사이에 제공되는 액추에이터들(20)의 개수는 가변될 수 있다. 가진 주파수에서 상대 운동할 수 있는 헬리콥터 구조의 임의의 부품들 사이에 액추에이터들(20) 등의 액추에이터들을 연결함으로써, 동체(12)의 진동 레벨을 감소시키는 대 본 발명을 활용할 수도 있다는 점을 인식할 것이다.

각각의 경우에, 센서들은 가속도계들(21)을 포함하는 것이 바람직하지만, 대안으로, 모든 센서들 중 하나 이상이 힘, 변형(strains), 가속도, 및/또는 속도 중 하나 이상을 측정할 수 있다.

필요하다면, 본 발명은, 대안으로 또는 추가로, 헬리콥터(10)의 안티 토크 로터(14)를 포함하는 회전 시스템에 적용될 수 있고, 이 경우에는, 그 회전 시스템(14)에 감지 장치가 부착된다.

본 발명을 헬리콥터에 사용한 것을 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 전자 유압식 액추에이터들(20) 및 그 작동 방법을 다른 진동 시스템들에 적용할 수 있다는 점을 인식하기 바라며, 다른 진동 시스템들의 예로는,

a) 제1 진동체가 엔진이거나 엔진들이고 제2 몸체가 배 또는 선박의 선체인 배 또는 선박,

b) 제1 진동체가 프로펠러(들) 및 기어박스(들) 및 엔진(들)이고, 제2 몸체가 항공기의 기체인 항공기,

c) 제1 진동체가 터빈이나 발전기 등의 내연 엔진 또는 로터이고 제2 몸체가 소스 장착 구조인 발전 시스템, 및

d) 내연 엔진 또는 기타 순환식이나 회전식 기계가 제1 몸체에 진동을 유도하고 제1 몸체에 연결된 제2 몸체로 그러한 진동의 전달을 감소시키는 것이 바람직한 기타 시스템이 있다.

"포함"과 "포함하는" 및 그 변형 등의 용어들은, 상세한 설명과 청구범위에서 사용될 때, 특정한 특징부, 단계, 또는 정수가 포함됨을 의미한다. 이 용어들은 다른 특징부, 단계, 또는 구성요소의 존재를 배제하는 것으로 해석해서는 안 된다.

특정한 형태로 표현되거나 개시한 기능을 수행하기 위한 수단의 관점에서 표현된, 상술한 설명, 또는 다음에 따르는 청구범위, 또는 첨부 도면에 개시한 특징부들, 또는 개시한 결과를 얻기 위한 방법이나 공정은, 다양한 형태로 본 발명을 실현하도록 개별적으로 또는 이러한 특징부들의 임의의 조합으로 적절히 이용될 수 있다.

Claims

회전 시스템을 지지하거나 상기 회전 시스템에 의해 지지되는 동체를 포함하는 헬리콥터의 구조의 진동을 감소시키는 장치로서,
상기 구조의 부품들은 가진 주파수에서 상대 운동할 수 있고,
상기 장치는,
상기 구조의 상대 운동가능한 부품들 사이에 연결되도록 구성된 복수의 전자 유압식 액추에이터와,
사용시, 상기 가진 주파수에 대략 대응하는 주파수에서 상기 전자 유압식 액추에이터들을 연속적으로 발진시키는 수단과,
상기 회전 시스템 상의 선택된 위치들에서 상기 회전 시스템 및/또는 상기 동체에 부착되고, 사용시, 회전 동안 각각의 상기 선택된 위치들에서의 동적 변화를 나타내는 신호들을 생성하도록 구성된 복수의 센서를 포함하고,
상기 장치는, 상기 센서들로부터의 신호들을 처리하고 상기 전자 유압식 액추에이터들에 의해 생성되는 인가력의 위상과 크기를 제어하고 상기 인가력의 위상과 크기 특성들을 가변하기 위한 출력 신호들을 제공하여 상기 회전 시스템의 동적 특성의 변화를 보상하도록 구성된 처리 수단을 더 포함하는, 장치.
회전 시스템을 지지하거나 상기 회전 시스템에 의해 지지되는 동체를 포함하는 구조를 포함하는 헬리콥터로서,
상기 구조의 부품들은 가진 주파수에서 상대 운동할 수 있고,
상기 구조의 상대 운동가능한 부품들 사이에 연결된 복수의 전자 유압식 액추에이터와,
상기 가진 주파수에 대략 대응하는 주파수에서 상기 전자 유압식 액추에이터들을 연속적으로 발진시키도록 작동가능한 수단과,
선택된 위치들에서 상기 회전 시스템 및/또는 상기 동체에 부착되고, 회전 동안 각각의 상기 선택된 위치들에서의 동적 변화를 나타내는 신호들을 생성하도록 구성된 복수의 센서와,
상기 센서들로부터의 신호들을 처리하고, 상기 전자 유압식 액추에이터들에 의해 생성되는 인가력의 위상과 크기를 제어하고 상기 인가력의 위상과 크기 특성들을 가변하기 위한 출력 신호들을 제공하여 상기 회전 시스템의 동적 특성의 변화를 보상하여 상기 동체의 진동의 전체 레벨이 감소되도록 구성된 처리 수단을 포함하는, 헬리콥터.
제2항에 있어서, 상기 회전 시스템은 주 유지 로터(main sustaining rotor)인, 헬리콥터.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 구조의 한 부품에 대하여 운동할 수 있는 상기 구조의 다른 한 부품은 상기 회전 시스템의 지지 구조, 트랜스미션, 및 엔진 중, 두 개 이상의 조립체, 또는 하나를 포함하는, 헬리콥터.
제2항에 있어서, 상기 센서들은 힘, 변형(strains), 가속도, 및 속도 중 하나 이상을 측정하는, 헬리콥터.
제2항에 있어서, 상기 전자 유압식 액추에이터들은 실린더 내에 위치하는 피스톤, 및 펌프에 구동가능하도록 연결된 전기 모터를 포함하고, 상기 펌프는 유압액을 변위시켜 상기 실린더 내의 피스톤의 운동을 야기하도록 작동가능한, 헬리콥터.
제6항에 있어서, 상기 피스톤은, 상기 펌프에 의해 유압액을 제1 챔버 내로 변위시켜 상기 피스톤을 제1 방향으로 운동하게 하고 상기 펌프에 의해 유압액을 제2 챔버 내로 변위시켜 상기 피스톤을 제2 방향으로 운동하게 하도록, 상기 실린더를 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버로 분할하는, 헬리콥터.
제7항에 있어서, 상기 전자 유압식 액추에이터들은 상기 제1 챔버와 제2 챔버를 서로 연결하는 유체 도관을 포함하고, 상기 펌프는 유압액을 상기 제1 챔버를 향하게 하며 상기 제2 챔버로부터 멀어지게 변위시키도록 또는 상기 제2 챔버를 향하게 하며 상기 제1 챔버로부터 멀어지게 변위시키도록 상기 유체 도관 내에 위치하는, 헬리콥터.
제6항에 있어서, 상기 전자 유압식 액추에이터들은 상기 액추에이터 내의 유압액을 가압하기 위한 유연벽(compliant wall)을 갖는 챔버 또는 축적기를 포함하고, 상기 축적기는 상기 모터를 포함하는 챔버에 유체 연결된, 헬리콥터.
제6항에 있어서, 각 전자 유압식 액추에이터 전기 모터와 펌프는 상기 피스톤과 상기 실린더에 대하여 일렬로 위치하거나, 상기 전기 모터와 펌프는 상기 피스톤과 상기 실린더에 대하여 병렬로 위치하는, 헬리콥터.
회전 시스템을 지지하거나 상기 회전 시스템에 의해 지지되는 동체를 포함하는 헬리콥터 구조의 진동을 감소시키는 방법으로서,
상기 구조의 부품들은 가진 주파수에서 상대 운동할 수 있고,
상기 방법은,
상기 구조의 상대 운동가능한 부품들 간에 복수의 전자 유압식 액추에이터를 연결하는 단계와,
상기 가진 주파수에 대략 대응하는 주파수에서 상기 전자 유압식 액추에이터들을 발진시키는 단계와,
회전 동안 상기 회전 시스템 상의 복수의 위치에서의 동적 변화를 나타내는 신호들을 생성하는 단계와,
상기 전자 유압식 액추에이터들에 의해 생성되는 인가력의 위상과 크기를 제어하고 상기 인가력의 위상과 크기 특성들을 가변하기 위한 출력 신호들을 제공하여 상기 회전 시스템의 동적 특성의 변화를 보상하여 상기 동체의 진동의 전체 레벨이 감소되도록 구성된 처리 수단에 상기 신호들을 공급하는 단계를 포함하는, 방법.
제11항에 있어서, 상기 회전 시스템은 상기 헬리콥터의 복수의 로터 블레이드를 갖는 주 유지 로터이고, 상기 가진 주파수는 로터 블레이드 통과 주파수에 대략 대응하는, 방법.
제11항에 있어서, 상기 전자 유압식 액추에이터들 각각은 실린더 내에 위치하는 피스톤, 및 펌프에 구동가능하도록 연결된 전기 모터를 포함하고, 상기 펌프는 유압액을 변위시켜 상기 실린더 내의 피스톤의 운동을 야기하도록 작동가능한, 방법.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제