УСТРОЙСТВО СНИЖЕНИЯ ВИБРАЦИЙ Российский патент 2024 года по МПК B64D27/40 B64U20/00 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для гашения колебаний двигателя внутреннего сгорания (ДВС), устанавливаемого на беспилотные летательные аппараты (БпЛА), и снижения передачи вибраций от ДВС на фюзеляж БпЛА и систему автоматического управления (автопилот).

При работе ДВС на БпЛА возникают вибрации и колебания, в особенности крутильные колебания относительно оси коленвала двигателя и строительной оси фюзеляжа БпЛА. Такие вибрации негативно влияют на работу системы автоматического управления (автопилот), а также, в случае установки в качестве полезной нагрузки видеокамер, тепловизоров и фотоаппаратов на качество получаемого изображения.

Известен механический демпфер низкоамплитудных колебаний с вращательными парами трения (патент РФ № 2544046, опубл. 10.03.2015), содержащий основание и пружину. На основании шарнирно закреплена кольцевая фасонная пружина, внутри основания установлено стальное кольцо. Внутри кольца расположен вал-эксцентрик, внутри которого выполнено цилиндрическое сквозное отверстие с эксцентриситетом по отношению к наружным цилиндрическим поверхностям вала. Вал зажат винтами в симметрично расположенных разрезных элементах и вместе с разрезными элементами образует единый рычаг, концы которого жестко соединены при помощи узлов крепления с наружными хвостовиками конца кольцевой фасонной пружины, внутри вала-эксцентрика расположен вал с коническими посадочными местами, к валу прикреплена вильчатая тяга, через которую на демпфер передают возвратно-поступательное перемещение от источника колебаний через два равноудаленных от оси симметрии цилиндрических отверстия. На валу установлены два кольца с коническими внутренними поверхностями для регулирования усилия прижатия этих поверхностей к коническим поверхностям вала.

В известном решении механический демпфер совершает сложное движение относительно одной точки - шарнира и может перемещаться вверх и вниз по дуге большого радиуса. Конструкция узла сложна в изготовлении и регулировании усилия.

Известен амортизатор системы управления и передачи вращательного момента на винт(ы) в беспилотных летательных аппаратах (БПЛА) (патент РФ №2741136, опубл. 22.01.2021). Амортизатор состоит из моторамы с фланцем, который соединен посредством вилки моторамы, имеющей ответные узлы крепления в крышке корпуса двигателя, при этом фланец размещен симметрично продольной оси стартера-генератора, и вилки моторамы, соединенной с фланцем моторамы, а фланец моторамы закреплен на шпангоутах фюзеляжа посредством вибродемпфирующих элементов. Фланец моторамы и шпангоуты фюзеляжа дополнительно снабжены по меньшей мере четырьмя стаканами каждый, в которых размещены упругопластические втулки, вилка моторамы опорной частью через подшипники закреплена на фланце моторамы посредством стопорного крепежного элемента, между вилкой и фланцем моторамы размещены четыре пальца, между которыми размещены сегментообразные демпферы, с помощью которых гасят вибрационные усилия, возникающие при работе силовой установки и воздушного винта и передающиеся на фюзеляж, стаканы фланца моторамы закреплены на стаканах шпангоутов фюзеляжа соответственно посредством оси, размещенной в стаканах фюзеляжа и фланца моторамы, причем между каждой парой стаканов размещена на этой

В представленной конструкции практически отсутствует возможность регулирования усилия противодействия крутильным колебаниям - это усилие определяется свойствами материала упругопластических втулок.

Технической задачей изобретения является создание простой конструкции устройства снижения вибраций, возникающих от двигателя внутреннего сгорания БпЛА, обеспечивающей возможность регулирования усилия противодействия крутильным колебаниям в зависимости от конструкции фюзеляжа БПЛА, места установки ДВС.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, заключается в эффективном снижении передачи вибраций, в особенности крутильных колебаний, от двигателя внутреннего сгорания на фюзеляж БпЛА и его систему автоматического управления и улучшении качества изображения, получаемого с полезной нагрузки БпЛА.

Технический результат достигается тем, что устройство снижения вибраций содержит первую деталь кольцевой формы, выполненную с возможностью закрепления на ней двигателя внутреннего сгорания, вторую деталь кольцевой формы, выполненную с возможностью закрепления к фюзеляжу беспилотного летательного аппарата, пружины растяжения, соединяющие первую и вторую деталь, и средство регулирования натяжения пружины, при этом первая деталь выполнена с возможностью вращательного перемещения относительно второй детали.

Устройство снижения вибраций включает первую внутреннюю деталь, выполненную с возможностью закрепления на ней двигателя внутреннего сгорания и вторую внешнюю деталь, выполненную с возможностью закрепления к фюзеляжу БпЛА, при этом первая деталь имеет возможность вращательного перемещения внутри второй детали. Величина допустимого перемещения первой детали относительно второй регулируется за счет величины натяжения пружины растяжения, установленной между внешней и внутренней деталью. Устройство также снабжено средством регулирования натяжения пружины.

Величина необходимо натяжения пружин и соответственно величина допустимого угла поворота двигателя относительно фюзеляжа регулируется, исходя из конструктивных особенностей обтекателя двигателя и его коммуникаций (тяги на дроссельную заслонку, провод на рулевую машинку дроссельной заслонки, топливный шланг и пр.). При этом чем больше величина отклонения от вертикали, т.е. чем мягче натянуты пружины, тем меньше крутильных колебаний передается на фюзеляж БпЛА. В связи с этим обеспечивается оптимальный угол поворота порядка +/- 15 градусов от вертикали.

Изобретение поясняется следующими чертежами:

На фиг.1 представлен вид спереди на ДВС, установленный с помощью устройства снижения вибраций;

На фиг.2 представлен вариант исполнения средства регулирования натяжения пружины;

На фиг. 3 представлен детальный вид устройства снижения вибраций.

Устройство снижения вибраций включает следующие основные элементы: первую внутреннюю деталь 1, вторую внешнюю деталь 2, ролики 3, пружины растяжения 4 и средство регулирования натяжения пружины.

Первая деталь 1 выполнена в форме кольца и содержит крепежные отверстия 5 для монтажа двигателя внутреннего сгорания 6, ушки 7 с отверстиями 8 для установки осей 9 подшипников качения 3 и выступы 10 с отверстиями для фиксации пружины растяжения 4.

Вторая деталь 2 также выполнена в форме кольца и содержит ушки 11 с отверстиями 12 для закрепления ее на фюзеляже БпЛА.

Ролики 3 выполнены с возможностью перемещения по внутренней кольцевой поверхности второй детали 2 совместно с первой деталью 1 и закрепленным к ней двигателем 6. Количество роликов соответствует размеру ДВС и всей конструкции. Минимальное количество роликов в составе устройства составляет 3. В частном случае исполнения ролики 3 могут быть выполнены в виде подшипников качения.

Для удержания роликов 3 устройство содержит запорное кольцо 13, закрепленное ко второй детали 2. В частном случае исполнения запорное кольцо может быть выполнено за единое целое со второй деталью 2.

Пружины растяжения 4 зафиксированы с одной стороны к выступам 10 первой детали 1, а с другой стороны к осям 14, размещенным с возможностью проворота в кронштейнах 15, неподвижно установленных на второй детали 2. Ось 14 закреплена в кронштейне 15 посредством болта 16 и гаек 17 и 18 таким образом, что вращением болта 16 можно изменять силу натяжения пружины 4.

Для улучшения рассеивания энергии крутильных колебаний параллельно пружине может устанавливаться амортизатор любого принципа действия (например, газовый). В этом случае выступы 10 и кронштейны 15 содержат средства крепления амортизаторов.

Описание работы устройства

Вторую деталь 2 устройства снижения вибраций неподвижно закрепляют к фюзеляжу БпЛА, а ДВС 6 закрепляют на первой детали 1 устройства снижения вибраций через отверстия 5 с помощью кронштейнов 19. При возникновении вибраций и колебаний во время полета БпЛА двигатель имеет возможность поворота совместно с первой деталью 1 относительно второй детали 2, закрепленной на фюзеляже за счет перемещения роликов 3 по внутренней дуге окружности второй детали 2 в определенном ее секторе.

Средство регулирования натяжения пружин, включающее болт 16 с установленной внутри его сквозного отверстия осью 14 и регулировочные гайки 17 и 18, обеспечивает возможность регулирования натяжения пружин 4, установленных между внешней 2 и внутренней 1 деталями и соответственно угол возможного поворота двигателя относительно второй детали. Пружины 4 при этом обеспечивают рассеивание энергии крутильных колебаний, возникающих в связи с работой ДВС. Величину усилия натяжения пружины 12 и соответственно допустимого перемещения ДВС регулируют путем поворота болта 16 совместно с размещенной внутри него осью 14.

Изобретение относится к области машиностроения. Устройство снижения вибраций содержит первую деталь кольцевой формы, выполненную с возможностью закрепления на ней двигателя внутреннего сгорания, вторую деталь кольцевой формы, выполненную с возможностью закрепления к фюзеляжу беспилотного летательного аппарата, пружины растяжения, соединяющие первую и вторую детали, и средство регулирования натяжения пружины. Первая деталь выполнена с возможностью вращательного перемещения относительно второй детали. Обеспечивается эффективное снижение передачи вибраций, в особенности крутильных колебаний, от двигателя внутреннего сгорания на фюзеляж БпЛА и его систему автоматического управления и улучшение качества изображения, получаемого с полезной нагрузки БпЛА. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство снижения вибраций, содержащее первую деталь кольцевой формы, выполненную с возможностью закрепления на ней двигателя внутреннего сгорания, вторую деталь кольцевой формы, выполненную с возможностью закрепления к фюзеляжу беспилотного летательного аппарата, пружины растяжения, соединяющие первую и вторую детали, и средство регулирования натяжения пружины, при этом первая деталь выполнена с возможностью вращательного перемещения относительно второй детали.

2. Устройство снижения вибраций по п.1, отличающееся тем, что содержит закрепленные на первой детали посредством осей ролики, выполненные с возможностью перемещения по внутренней поверхности второй детали.

3. Устройство снижения вибраций по п.2, отличающееся тем, что в качестве роликов используют подшипники качения.

4. Устройство снижения вибраций по п.1, отличающееся тем, что средство регулирования натяжения пружины включает ось, выполненную с возможность сцепления с пружиной растяжения и размещенную в сквозном отверстии болта, и регулировочные гайки.