Brevet FR2530216A1 — publié le 19840120

Pendule pour l'amortissement ou la suppression des basses fréquences d'excitation d'une pale de rotor d'hélicoptère ou analogue L'invention se rapporte à un pendule pour l'amortis- sement ou la suppression des-basses fréquences d'excitation d'une pale de rotor d'hélicoptère ou analogue, le pendule étant raccordé à la pale du rotor à proximité de la tête de ce dernier, et présentant une fréquence propre correspondant à une fréquence d'excitation critique de la pale du rotor. Les vibrations dans la cellule de l'hélicoptère sont principalement provoquées par des efforts et des moments périodiques-qui sont transmis des pales du rotor à la cel- lule de l'hélicoptère Du fait de la transmission de ces charges d'un système tournant (rotor de l'hélicoptère) à un système fixe (cellule de l'hélicoptère) seuls les ef- forts et les moments dits harmoniques du rotor et déter- minés en fonction du nombre de pales peuvent être transmis. Dans le cas d'un rotor d'hélicoptère non articulé à quatre pales, il s'ensuit que des moments de 3 N et 5 Q au pied de la pale sont déterminants pour les vibrations basses fré- quence de la cellule, P étant la fréquence de rotation dite nominale et, dans l'hélicoptère considéré, étant par exem- ple d'environ 7 Hz correspondant à 44,4 rad/s L'amortis- seur de vibrations, en l'occurrence réalisé sous la forme d'un pendule centrifuge, doit être établi pour la fréquence correspondante à amortir, ici par exemple de 3 N e 21 Hz, de sorte qu'il faut que les efforts et moments périodiques de 3 2 transmissibles de la pale du rotor à la cellule de l'hélicoptère soient absorbés par l'amortisseur de vibra- tions Pour amortir davantage les vibrations dans la cel- lule de l'hélicoptère, il serait avantageux de réduire en- core les efforts harmoniques immédiatement supérieurs, ici par exemple les efforts et les moments de 5 Q Pour arriver à cette fin, il faudrait prévoir un autre amortisseur de vibrations, par exemple ici un pendule centrifuge supplé- -2- mentaire de 5 Q Cela n'est toutefois que très difficile- ment réalisable en raison de l'exiguïté de l'espace dispo- nible. L'invention a par conséquent pour objet de perfec- tionner un pendule du type précité de façon qu'il soit en mesure de supprimer plusieurs fréquences d'excitation. Ce résultat est atteint selon l'invention par le fait que le pendule comporte plusieurs corps pendulaires accouplés qui sont mutuellement accordés de façon à former un pendule multiple présentant plusieurs fréquences pro- pres. Pour la suppression des oscillations, on utilise donc un pendule à plusieurs corps pendulaires accouplés qui sont mutuellement accordés de façon que le pendule multiple présente plusieurs fréquences propres Ces fréquences pro- pres sont ensuite accordées aux fréquences d'excitation correspondantes de la pale du rotor Un mode de réalisa- tion possible d'un tel pendule multiple, par exemple d'un double pendule, consiste à réunir deux pendules normaux par l'intermédiaire d'une articulation à rotule Les deux pen- dules oscillent alors en phase pour la première fréquence propre et en opposition de phase pour la seconde Le rac- cordement des deux pendules par l'intermédiaire d'une arti- culation à rotule représente assurément une construction très compliquée Par ailleurs, il faut que cette articula- tion soit graissée et entretenue. Il est donc préférable de réaliser un double pendu- le comportant un corps pendulaire creux dans lequel est aménagée une surface de roulement sur laquelle un élément roulant se déplace dans le sens des oscillations du double pendule et peut exécuter des mouvements de roulement oscil- lants autour de sa position de repos L'élément roulant dans le corps pendulaire creux agit en tant que seconde masse pendulaire, si bien qu'avec cette construction très simple on peut réaliser un double pendule intégré capable -3- d'amortir deux fréquences d'excitation A la première fré- quence propre, le corps pendulaire creux et l'élément rou- lant oscillent en phase, tandis qu'à la seconde fréquence propre, ils oscillent en opposition de phase Dans le cas précité d'un hélicoptère, les deux fréquences propres sont accordées de façon que la première fréquence propre soit de 3 N et la seconde de 5 Q. Comme élément roulant, on peut par exemple utiliser une bille ou un cylindre La surface de roulement pour les éléments roulants est en pareil cas courbée pour réaliser ainsi un pendule à roulement. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la des- cription de modes de réalisation pris comme exemples, mais non limitatifs, et illustrés par le dessin annexé, sur le- quel ta figure 1 est une vue partielle d'une pale de rotor d'hélicoptère comportant un double pendule intégré selon l'invention; 7 a figure 2 est une coupe longitudinale d'un dis- positif à doubles pendules selon l'invention; Des figures 3 a et 3 b représentent respectivement une coupe transversale et une coupe longitudinale d'un deu- xième exemple de réalisation d'un double pendule intégré se.lon l'invention; tes figures 4 a et 4 b représentent respectivement une coupe transversale et une coupe longitudinale d'un au- tre mode de réalisation d'un double pendule intégré selon l'invention; Les figures 5 a et 5 b représentent schématiquement à titre explicatif les modes d'oscillation pour les deux fréquences propres d'un double pendule selon l'invention. La figure 1 représente une vue partielle,en plan, d'une pale 1 d'un rotor d'hélicoptère qui, au niveau de son talon, est raccordée à la tête 3 du rotor par l'inter- médiaire d'un palier 2 D'autres pales non représentées -4- ici sont raccordées à cette tête de rotor Dans la section rétrécie du talon de la pale du rotor, un dispositif pen- dulaire 4 constitué de deux doubles pendules intégrés est relié à la pale du rotor Ce dispositif pendulaire 4 se compose de deux doubles pendules individuels 5 qui-sont disposés-des deux côtés de la pale 1 du rotor et fixés sur un arbre commun 6 disposé transversalement au sens longitu- dinal de la pale L'arbre 6 est monté dans des roulements à billes 7; le dispositif à doubles pendules est vissé sur la pale 1 du rotor Les deux doubles pendules 5 oscil- lent en synchronisme du fait de leur raccordement rigide à l'arbre 6. Chaque double pendule se compose d'une tige 8 reliée à l'arbre et dont l'extrémité porte un corps pendulaire creux 9 Ce corps pendulaire 9 comporte une première partie cylindrique 10 coaxiale à l'axe de la tige du pendule et à laquelle se raccorde une partie creuse hémisphérique 11. Le centre de-cet hémisphère creux 11 est désigné par Ml. La surface interne hémisphérique de la partie creu- se 11 sert de surface de roulement 13 à une bille 14 en ma- tériau massif et dont le centre est désigné par M 2. Le second double pendule est de construction-identi- que. Le double pendule intégré qui vient d'être décrit a deux fréquences propres dont le mode d'oscillation est re- présenté schématiquement sur la figure 5 A la première fréquence propre, le corps pendulaire creux et l'élément roulant interne, en l'occurrence la bille, oscillent en phase, voir figure 5 a A la seconde fréquence propre, le corps pendulaire creux et l'élément roulant oscillent en- opposition de phase, voir figure 5 b Les dimensions du double pendule intégré et les masses individuelles des pendules sont mutuellement accordées de façon que les deux fréquences propres correspondent aux fréquences d'excita- tion à chaque fois considérées pour la pale du rotor et -5- soient ainsi par exemple de 3 R et 5 Q Au cas o le dou- ble pendule fonctionnait sous l'effet de la force centri- fuge, les fréquences propres dépendant de la vitesse de rotation nominale Q sont automatiquement adaptées à chaque variation de la vitesse de rotation. Les figures 3 a et 3 b représentent un autre mode de réalisation d'un double pendule intégré Les mêmes pièces y sont désignées par les mêmes références que pour l'exem- ple de réalisation ci-dessus, mais avec le signe (') en plus. Le double pendule intégré 5 ' présente ici aussi une tige 8 ' à l'extrémité de laquelle est fixé un corps pendu- laire creux 9 ' ayant la forme d'un cylindre creux L'axe médian Mi' du cylindre est parallèle à l'axe de l'arbre 6 ' raccordant les deux pendules Sur la face interne 13 ' du cylindre creux roule un cylindre massif 14 ' dont l'axe est désigné par M 2 '. Le rayon de la surface de roulement 13 'est désigné par rn et celui du cylindre massif 14 ' par r 2 Les surfaces frontales du cylindre massif 14 ' sont réalisées coniques comme cela est schématisé en 15 sur la figure 3 b, les som- mets 16 du cône venant s'appuyer sur les surfaces internes des parois frontales du cylindre creux 9 ' Le cylindre mas- sif 14 ' est ainsi guidé lors de son mouvement de roulement oscillant. Dans un tel double pendule intégré 5 ', les deux os- cillations propres correspondent également à celles repré- sentées sur les figures 5 a et 5 b. Les figures 4 a et 4 b représentent encore un autre mode de réalisation d'un double pendule intégré Ici aussi pour les mêmes pièces on a utilisé les mêmes références que sur la figure 2 mais avec le signe (") en plus. Le double pendule 5 " comporte une tige 8 " qui est raccordée à l'arbre 6 " à l'autre extrémité duquel est fixé un second double pendule identique A l'extrémité de la -6- tige 8 " du pendule est assujetti un corps pendulaire creux 9 " qui se compose-d'une partie 17 en forme de cloche ou- verte vers le bas et d'une partie courbée 18 qui est vis- sée dans l'extrémité inférieure ouverte de la partie 17 en forme de cloche Cette partie inférieure 18 constitue une section d'une coque sphérique dont le centre est désigné par Ml" et le rayon par rn" Le centre Ml" se situe sur l'axe de la tige du pendule entre la partie 17 en forme de cloche et l'arbre 6 " Sur la surface de roulement 13 " de la partie courbée 18, roule une bille massive 14 " de rayon r 2 " Le centre de cette bille massive 14 " est désigné par M 2 ". La conception représentée sur la figure 4 d'un dou- ble pendule intégré offre la possibilité d'adapter dans de larges mesures les dimensions du rayon de courbure rn" de la surface de roulement 13 " à chaque cas d'utilisation con- sidéré Le mode de fonctionnement de ce double pendule in- tégré correspond à celui des-exemples de réalisation ci- dessus; les modes des deux oscillations propres sont eux aussi conformes à la figure 5. Un double pendule intégré selon l'invention est de construction très simple et sans aucun entretien Bien en- tendu, un pendule multiple à plus de deux fréquences pro- pres devrait être construit selon ce même principe pour amortir encore d'autres oscillations d'excitation de la pale du rotor De façon générale cependant, les oscil- lations d'excitation plus élevées n'ont que de très faibles amplitudes si bien qu'elles peuvent être absorbées sans difficulté par le matériau de la pale du rotor lui-même. -7- REVENDICATIONS 1. Pendule pour l'amortissement ou la suppression des basses fréquences d'excitation d'une pale de rotor d'hélicoptère ou analogue, le pendule étant raccordé à la pale du rotor à proximité de la tête de ce dernier et pré- sentant une fréquence propre correspondant à une fréquence d'excitation critique de la pale du rotor, caractérisé par le fait que le pendule ( 5) comporte plusieurs corps pendu- laires accouplés ( 8, 14 > qui sont mutuellement accordés de façon à former un pendule multiple présentant plusieurs fréquences propres. 2. Pendule selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le pendule multiple est réalisé sous la forme d'un double pendule ( 5) et comporte un corps pendu- laire creux ( 9) dans lequel est aménagée une surface de roulement ( 13 > sur laquelle un élément roulant ( 14) se dé- place dans le sens des-oscillations du double pendule et peut exécuter des mouvements de roulement oscillants autour de sa position de repos. 3 Pendule selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la surface de roulement ( 13) pour l'élément roulant ( 14) est courbée. 4. Pendule selon l'une quelconque des-revendica- tions 2 et 3, caractérisé par le fait que l'élément rou- lant est une bille ( 14, 14 ") et que la surface de roule- ment ( 13, 13 ")-est une coque sphérique. 5. Pendule selon l'une quelconque des revendica- tions 2 et 3, caractérisé par le fait que l'élément roulant est un cylindre ( 14 ') et la surface de roulement ( 13 ') une surface cylindrique. 6. Pendule selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé par le fait que deux pendu- les multiples identiques ( 5) sont rigidement raccordés par un arbre commun ( 6) monté rotatif transversalement ausens longitudinal de la pale ( 1 > du rotor. 8 - 7. Pendule selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé par le fait que le double pendule ( 5) est disposé dans un champ de force centrifuge de sorte que les fréquences accordées s'adaptent automati- quement aux variations de la vitesse de rotation.