ПРИВОДНАЯ СИСТЕМА

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к приводной системе для вертолета и к вертолету, оснащенному этой системой.

Уровень техники

Как можно видеть на схеме, представленной на прилагаемой фиг. 1, вертолет по меньшей мере с одним двигателем содержит корпус 2 и приводную систему 3.

Вертолет 1 оснащен главным несущим винтом 11 для обеспечения подъемной и движущей силы и хвостовым рулевым винтом 12.

Приводная система 3 содержит по меньшей мере один двигатель 4, выполненный с возможностью производства механической мощности, редуктор 5 и главную трансмиссионную коробку 6, функцией которой является передача мощности от этого двигателя 4 на оба винта для их приведения во вращение. Главный несущий винт 11 и хвостовой винт 12 приводятся во вращение через два вала, соответственно обозначенные 61 и 62.

В примере, представленном на фиг. 1, двигатель 4 содержит компрессор 41, камеру 42 сгорания и турбины 43.

Двигатель 4 может быть также двигателем внутреннего сгорания или электрическим двигателем.

Редуктор 5 содержит набор зубчатых колес, которые понижают скорость вращения ведущего вала двигателя 4. Выходной вал редуктора 5 соединен с входным валом главной трансмиссионной коробки 6 для передачи на нее крутящего момента.

В дальнейшем тексте описания и формулы изобретения термины «передний» и «задний» следует рассматривать относительно передней стороны AV и задней стороны AR вертолета 1.

Редуктор 5 установлен внутри картера редуктора, который, как правило, имеет две части, а именно «передний картер» меньшего размера и «задний картер». Передний картер закреплен на главной трансмиссионной коробке 6.

Таким образом, редуктор 5 выполняет не только функцию передачи механической мощности, но также функцию конструктивного крепления двигателя 4 относительно корпуса 2 вертолета.

В известных технических решениях подвеску двигателя 4 и редуктора 5 вертолета осуществляют в двух точках, а именно:

- спереди на уровне соединения I между передним картером редуктора 5 и главной трансмиссионной коробкой 6, чтобы блокировать четыре степени свободы, а именно поступательные движения (Тх, Ту и Тz) вдоль осей х, у и z и вращение Мх вокруг оси х, и

- сзади при помощи двух тяг В задней подвески, радиальных относительно оси вращения двигателя, которые соединяют двигатель 4 с полом 20 двигателя, чтобы блокировать две степени свободы, а именно поступательные движения Ту и Тz вдоль осей х и z. Можно отметить, что на фиг. 1 показана только одна из тяг В.

Таким образом, двигатель 4 установлен на вертолете 1 по изостатическому принципу.

Кроме того, нормы безопасности требуют, чтобы двигатель оставался неподвижно соединенным с вертолетом 1 и с его корпусом в любой ситуации, то есть во время нормальной работы вертолета, в ситуациях предельных нагрузок (например, во время жесткой посадки) или в ситуациях экстремальных нагрузок.

Известное техническое решение показано на прилагаемой фиг. 2, где представлен вид в продольном разрезе переднего конца переднего картера редуктора. Этот известный передний картер имеет обозначение CAV.

На этой фигуре показан выходной вал А известного редуктора с продольной осью X-X’. Он находится в переднем картере CAV.

Фланец BR, выполняющий функцию присоединения двигателя, установлен между главной трансмиссионной коробкой 6 и кольцевым буртиком С, выступающим наружу от переднего картера CAV.

В частности, этот фланец BR имеет форму кольцевой муфты, передний край которой загнут наружу, образуя передний буртик COAV, и задний край которой загнут внутрь, образуя задний буртик COAR.

Этот фланец BR установлен коаксиально с продольной осью X-X’ таким образом, что его задний буртик COAR закреплен, например, при помощи винтов, на кольцевом буртике С переднего картера CAV, а его передний буртик COAV закреплен, например, при помощи винтов, на стенке главной трансмиссионной коробки 6.

Этот фланец BR считается критическим компонентом. Поэтому он выполнен в виде массивной детали из стали и рассчитан с превышением параметров с целью повышения его механической прочности.

Соблюдение этих критериев отрицательно сказывается на массе фланца и на его стоимости.

Раскрытие сущности изобретения

Изобретение призвано обеспечивать сохранение неподвижного соединения двигателя с вертолетом, в частности, с его главной трансмиссионной коробкой, в случае разрушения переднего картера редуктора и одновременно избегать недостатков известных технических решений.

В связи с этим объектом изобретения является приводная система для вертолета, которая содержит по меньшей мере один двигатель, выполненный с возможностью производства механической мощности, редуктор и главную трансмиссионную коробку, предназначенную для приведения во вращение несущего винта или винтов указанного вертолета, при этом редуктор содержит выходной вал, приводимый во вращение указанным двигателем и связанный во вращении с входным валом указанной главной трансмиссионной коробки, при этом редуктор установлен в картере, состоящем из двух соединенных между собой частей, называемых «передним картером» и «задним картером», при этом указанный выходной вал поддерживается и направляется во вращении несколькими опорными подшипниками качения, установленными в указанных картерах.

Согласно изобретению, эта приводная система содержит так называемую «резервную» опору, причем эта резервная опора расположена вокруг выходного вала и между стенкой указанной главной трансмиссионной коробки и передним концом переднего картера, и эта резервная опора выполнена, рассчитана по размерам и закреплена на указанной стенке главной трансмиссионной коробки и на переднем конце переднего картера таким образом, чтобы в случае разрушения указанного переднего картера создавать вспомогательный путь восприятия усилий, проходящий через эту резервную опору, через выходной вал и через указанные опорные подшипники качения.

Благодаря этим отличительным признакам изобретения, резервная опора не воспринимает никакого усилия, когда передний картер находится в нормальном состоянии. С другой стороны, в случае разрушения переднего картера эта резервная опора создает вспомогательный путь восприятия усилий, существующих на соединении передний картер/главная трансмиссионная коробка, и передает эти усилия на остальную часть конструкции, в частности, через выходной вал редуктора.

Таким образом, создают вспомогательный путь восприятия усилий удержания приводной системы на вертолете, отходя от изначальной функции выходного вала и различных опорных подшипников качения.

Согласно другим предпочтительным и неограничивающим отличительным признакам изобретения, рассматриваемым отдельно или в комбинации:

- резервная опора содержит охватываемую часть и охватывающую часть, выполненные с возможностью соединения друг с другом, при этом охватывающая часть имеет центральный проем, ограниченный внутренним венцом, причем эта охватывающая часть расположена вокруг выходного вала таким образом, чтобы он проходил через центральный проем, причем эта охватывающая часть закреплена на своей периферии на указанной стенке главной трансмиссионной коробки и на переднем конце переднего картера, при этом охватываемая часть расположена вокруг выходного вала (50) редуктора и вставлена в центральный проем охватывающей части, при этом охватываемая и охватывающая части резервной опоры и передний картер выполнены и рассчитаны по размерам таким образом, чтобы при креплении охватываемой части на переднем картере при помощи крепежных винтов, проходящих через указанную охватывающую часть, она упиралась в наружное кольцо одного из опорных подшипников качения, называемого «передним опорным подшипником», и чтобы существовал первый функциональный зазор между охватываемой частью и охватывающей частью резервной опоры и второй функциональный зазор между охватывающей частью и указанным передним картером;

- передний картер имеет приемное гнездо для указанного выходного вала, причем это гнездо обрамлено на своем переднем конце передним кольцевым краем, содержащим резьбовые отверстия, при этом охватываемая часть резервной опоры содержит трубчатую муфту, которая продолжена на своем переднем конце периферическим буртиком, называемым «передним буртиком», содержащим несколько крепежных отверстий, внутренний венец охватывающей части содержит крепежные отверстия, при этом охватываемая часть резервной опоры расположена таким образом, чтобы выходной вал редуктора проходил через центральный проход ее трубчатой муфты и чтобы эта муфта проходила через центральный проем резервной опоры и частично находилась в приемном гнезде переднего картера, и указанная охватываемая часть закреплена на переднем картере при помощи крепежных винтов, проходящих через крепежные отверстия охватываемой части, через крепежные отверстия, выполненные во внутреннем венце и через резьбовые отверстия переднего картера;

- зубчатое колесо посажено на выходной вал, который приводит его во вращение, причем это зубчатое колесо расположено частично в переднем картере и частично в заднем картере, при этом указанное зубчатое колесо и указанный выходной вал поддерживаются и направляются во вращении так называемым «средним» опорным подшипником качения, установленным в переднем картере, и так называемым «задним» опорным подшипником качения, установленным в заднем картере, и в случае разрушения переднего картера вспомогательный путь восприятия усилий проходит через резервную опору, через выходной вал и через указанные опорные подшипники качения;

- резервная опора содержит охватывающую часть, которая имеет кольцевую форму и содержит периферический наружный венец, в котором выполнен первый ряд крепежных отверстий, передний картер содержит передний буртик с плоской радиальной кольцевой частью, в которой выполнены первые крепежные отверстия, и охватывающая часть резервной опоры закреплена посредством завинчивания на указанной плоской радиальной кольцевой части переднего буртика и на стенке главной трансмиссионной коробки при помощи винтов и гаек, при этом указанные винты проходят через стенку главной трансмиссионной коробки, через указанные первые крепежные отверстия наружного венца охватывающей части и через указанные первые крепежные отверстия плоской радиальной кольцевой части переднего буртика переднего картера;

- внутренний венец и наружный венец охватывающей части резервной опоры являются плоскими, расположены в двух разных параллельных плоскостях и соединены друг с другом через кольцевую промежуточную часть, которая наклонена внутрь центрального проема указанной охватывающей части;

- наклонная кольцевая промежуточная часть указанной охватывающей части имеет маслосливной проем;

- наружный венец охватывающей части резервной опоры имеет вторые крепежные отверстия, обеспечивающие прохождение винтов крепления на переднем буртике переднего картера;

- охватываемая часть резервной опоры оснащена внутри вращающейся прокладкой, неподвижное кольцо которой закреплено внутри центрального прохода охватываемой части и вращающееся кольцо которой соединено во вращении с выходным валом редуктора;

- выходной вал редуктора оснащен муфтой отбора движения, посаженной вокруг свободного конца этого выходного вала, и вращающееся кольцо вращающейся прокладки установлено между внутренним кольцом переднего опорного подшипника и задним концом указанной муфты отбора движения;

- задний конец трубчатой муфты охватываемой части содержит множество сливных отверстий, которые расположены напротив вращающегося кольца вращающейся прокладки, когда охватываемая часть закреплена на переднем картере.

Объектом изобретения является также вертолет, оснащенный вышеупомянутой приводной системой.

Краткое описание чертежей

Другие отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания со ссылками на прилагаемые чертежи, которые иллюстрируют в качестве не ограничительного примера возможный вариант осуществления.

На этих чертежах:

На фиг. 1 показана схема вертолета, оснащенного приводной системой;

на фиг. 2 показан передний конец редуктора приводной системы вертолета согласно известному техническому решению, вид в продольном разрезе;

на фиг. 3 показан передний конец редуктора приводной системы в соответствии с изобретением, оснащенный резервной опорой, вид в перспективе с пространственным разделением деталей;

на фиг. 4 показан увеличенный вид в продольном разрезе части редуктора, изображенного на фиг. 3, по плоскости сечения Р4, обозначенной линией IV-IV на фиг. 3, при этом детали показаны в собранном виде;

на фиг. 5 показана часть редуктора приводной системы, вид в продольном разрезе по плоскости сечения Р5, показанной на фиг. 3, но которая продолжена в заднем направлении за пределы элементов, видимых на фиг. 3.

Осуществление изобретения

На фиг. 3-5 показана часть редуктора, в частности, его передняя часть.

Редуктор 5 содержит выходной вал 50, приводимый во вращение от ведущего вала двигателя 4, не показанного на этих фигурах, причем предпочтительно через определенное число зубчатых колес, в том числе через зубчатое колесо 54.

Выходной вал 50 проходит вдоль продольной оси Х-Х’. На периферии своего переднего конца он имеет набор шлицев 51.

На переднем конце выходного вала 50 установлена муфта 52 отбора движения.

Эта муфта 52 имеет внутри набор внутренних шлицев 520, выполненных с возможностью взаимодействовать со шлицами 51.

Дополнительно муфта 52 имеет на своем переднем конце периферический передний буртик 521, содержащий множество отверстий 522.

Муфта 52 связана с выходным валом 50 таким образом, чтобы шлицы 520 и 51 взаимодействовали между собой. Она удерживается в осевом направлении в этом положении гайкой 53, такой как самостопорящаяся гайка.

Вращение вала 50 приводит к вращению муфты 52. Эта муфта может быть связана с входным валом главной трансмиссионной коробки 6, причем этот входной вал оснащен не показанной на фигурах муфтой, подобной муфте 52. Обе муфты могут быть соединены при помощи винтов, проходящих через отверстия 522.

Редуктор 5 установлен внутри защищающего его картера, причем этот картер состоит из двух частей, соединенных друг с другом при помощи соответствующих средств, а именно из переднего картера 7, который предохраняет передний конец редуктора, находящийся вблизи главной трансмиссионной коробки 6, и из заднего картера 7’, только часть которого показана на фиг. 5.

Передний картер 7 является более ослабленным, так как имеет меньшие размеры, чем задний картер 7’.

Передний картер 7 имеет приемное гнездо 70 для выходного вала 50 редуктора с продольной осью X-X’. Предпочтительно передний конец выходного вала 50 редуктора поддерживается в нем и направляется во вращении опорным подшипником качения, называемым «передним опорным подшипником» 71, таким как шарикоподшипник.

Предпочтительно передний картер 7 имеет внутри гнезда 70 заплечик 72, предназначенный для блокировки в заднем осевом направлении наружного кольца 711 указанного переднего опорного подшипника 71.

Этот передний опорный подшипник 71 содержит также внутреннее кольцо 712 и множество шариков 713.

Гнездо 70 ограничено с передней стороны передним кольцевым краем 73, в котором выполнены резьбовые отверстия.

Предпочтительно этот край 73 содержит несколько проушин 730, например, в количестве четырех, предпочтительно равномерно распределенных на периферии края 73. В этих проушинах 730 выполнены резьбовые отверстия 731.

Передняя плоская сторона проушин 730 и переднего края 73 имеет обозначение 732.

Кроме того, передний картер 7 дополнительно оснащен на своей периферии буртиком 74, называемым «передним буртиком».

В примере осуществления, представленном на фигурах, буртик 74 содержит радиальную кольцевую часть 741, которая продолжена в переднем направлении цилиндрической частью 742, затем опять наружу так называемой «концевой» радиальной кольцевой частью 743 (см. фиг. 5).

Цилиндрическая часть 742 является коаксиальной с осью X-X’.

Обе кольцевые части 741 и 743 расположены в плоскости, перпендикулярной к оси X-X’. Кольцевая часть 741 расположена с отступом в заднем направлении относительно края 73 гнезда 70.

Концевая часть 743 буртика 74 содержит несколько отверстий, а именно сквозные отверстия 744, называемые «первыми крепежными отверстиями», и глухие отверстия 745, называемые «вторым крепежными отверстиями».

Предпочтительно, как более наглядно показано на фиг. 3, периферия концевой части 743 буртика 74 выполнена волнистой, образуя лепестки вокруг отверстий 744, 745 и менее широкие зоны между этими отверстиями, что позволяет уменьшить массу переднего картера 7.

Концевая часть 743 имеет плоскую переднюю сторону 747 и противоположную заднюю сторону 746.

Предпочтительно обе передние стороны, то есть сторона 732 края 73 и сторона 747 буртика 74, расположены в параллельных и предпочтительно разных плоскостях, при этом сторона 732 находится более сзади относительно стороны 747.

Кроме того, зубчатое колесо 54 посажено на выходной вал 50, который приводит его во вращение. Эту посадку осуществляют, например, при помощи шлицевого соединения.

Как показано на фиг. 5, это зубчатое колесо 54 частично находится в переднем картере 7 и частично в заднем картере 7’.

Предпочтительно это зубчатое колесо 54 и часть выходного вала 50, вокруг которой оно установлено, поддерживаются и направляются во вращении двумя опорными подшипниками качения, называемыми «средним опорным подшипником» 75 и «задним опорным подшипником» 76, такими как шарикоподшипники или роликоподшипники. Средний опорный подшипник 75 установлен и удерживается внутри переднего картера 7, а задний опорный подшипник 76 - внутри заднего картера 7’.

Согласно изобретению, трансмиссионный узел 3 содержит резервную опору 100.

Термин «резервная» значит, что эта опора 100 дублирует часть переднего картера 7 и не играет никакой роли, пока передний картер 7 остается в целостности без повреждения, и выполняет роль конструктивной опоры переднего картера 7, только когда он поврежден или разрушен.

Далее со ссылками на фигуры следует описание этой резервной опоры 100.

Эта резервная опора 100 содержит охватывающую часть 8 и охватываемую часть 9, выполненные с возможностью соединения друг с другом.

Охватывающая часть 8 имеет общую кольцевую форму и содержит центральный проем 80, предпочтительно имеющий такой же диаметр, что и проем приемного гнезда 70 на уровне его переднего кольцевого края 73.

Предпочтительно охватывающая часть 8 имеет общую форму «полой тарелки», в дне которой выполнен центральный проем 80, ограничивая плоский внутренний кольцевой венец 81.

Охватывающая часть 8 содержит также периферический плоский кольцевой наружный венец 82 и между ними - кольцевую промежуточную часть 83, имеющую наклон внутрь центрального проема 80 и в направлении задней стороны AR.

Таким образом, внутренний венец 81 и наружный венец 82 расположены в двух параллельных и предпочтительно разных плоскостях, перпендикулярных к продольной оси X-X’, при этом наружный конец 81 расположен дальше к задней стороне AR, чем наружный венец 82.

Во внутреннем венце 81 выполнено множество сквозных крепежных отверстий 810, например, в количестве четырех.

Плоский внутренний венец 81 имеет переднюю сторону 811 и противоположную заднюю сторону 812.

В наружном венце 82 выполнено множество сквозных первых крепежных отверстий 821 и вторых крепежных отверстий 822.

Предпочтительно край наружного венца 82 имеет волнистую форму, образуя лепестки 823 вокруг крепежных отверстий 821 и 822 и менее широкие зоны между двумя из этих последовательных отверстий, что позволяет уменьшить массу охватывающей части 8.

Как более наглядно показано на фиг. 4, наружный венец 82 имеет переднюю плоскую опорную сторону 824 и заднюю плоскую опорную сторону 825.

Как показано на фиг. 3 и 4, первые крепежные отверстия 821 предназначены для установки винтов 84, которые позволяют соединить охватывающую часть 8, с одной стороны, с буртиком 74 и, с другой стороны, со стенкой главной трансмиссионной коробки 6.

Предпочтительно главная трансмиссионная коробка 6 тоже содержит буртик 60 вокруг своего входного вала, причем в этом буртике 60 выполнены отверстия 61, предназначенные для установки винтов 84. Эти винты 84 взаимодействуют с гайками 85.

Кроме того, как показано на фиг. 3, вторые крепежные отверстия 822 обеспечивают установку винтов 86, конец которых предназначен для захождения во вторые крепежные отверстия 745 буртика 74 переднего картера 7. Эти винты 86 обеспечивают крепление наружного венца 82 на части 743 буртика 74, в частности, во время демонтажа двигателя, когда редуктор отсоединяют от главной трансмиссионной коробки 6. Таким образом, резервная опора остается соединенной с редуктором 5.

Следует отметить, что внутренний венец 81 имеет толщину Е (см. фиг. 4).

Кроме того, предпочтительно наклонная промежуточная часть 83 содержит сливной проем 830, предпочтительно имеющий форму части дуги окружности.

Наконец, охватывающая часть 8 предпочтительно выполнена из алюминия.

Охватываемая часть 9 (или «корпус») содержит трубчатую часть 90, ограничивающую центральный проход 91, продольная ось которого является коаксиальной с продольной осью X-X’ выходного вала 50 редуктора, когда эта охватываемая часть 9 установлена внутри редуктора.

Внутренний диаметр центрального прохода 91 превышает наружный диаметр выходного вала 50.

Эта охватываемая часть 9 имеет задний конец 92 и передний конец 93 (см. фиг. 4).

Передний конец 93 продолжен в радиальном направлении наружу буртиком 94.

Этот буртик 94 содержит отверстия 940. Предпочтительно он имеет несколько проушин 941, например, в количестве четырех, в которых выполнены отверстия 940. Отверстия 940 обеспечивают прохождение винтов 942, конец которых предназначен для захождения в резьбовые отверстия 731 переднего картера 7 (см. фиг. 3).

Винты 942 проходят также через крепежные отверстия 810 внутреннего венца 81 резервной опоры.

Буртик 94 имеет плоскую переднюю сторону 943 и противоположную заднюю сторону 944.

Кроме того, охватываемая часть 9 оснащена вращающейся прокладкой 95, содержащей неподвижное кольцо 951 и вращающееся кольцо 952. Вращающееся кольцо 952 посажено вокруг выходного вала 50 редуктора. Оно удерживается в заднем осевом направлении внутренним кольцом 712 переднего опорного подшипника 71 и в переднем направлении задним концом фланца 52 отбора мощности.

Трубчатая часть охватываемой части 9 имеет внутри кольцевой заплечик 96, который позволяет удерживать в заднем осевом направлении неподвижное кольцо 951. Кроме того, это кольцо удерживается в переднем направлении упругим кольцом 97, установленным во внутреннем кольцевом пазу трубчатой части 90 охватываемой части 9.

Предпочтительно трубчатая часть 90 охватываемой части 9 имеет в своей задней части множество сливных отверстий 98, которые расположены напротив вращающегося кольца 952 вращающейся прокладки 95. Эти отверстия 98 позволяют удалять масло, которое могло бы проходить за пределы вращающейся прокладки, в направлении центрального прохода 70.

Это удаление масла из вращающейся прокладки обеспечивает также сливной проем 830.

Предпочтительно, как более наглядно показано на фиг. 4, охватывающая часть 8 и охватываемая часть 9 рассчитаны по размерам и выполнены таким образом, чтобы после установки охватываемой части 9 на картере 7 и ее крепления при помощи винтов 942 ее задний конец 92 упирался в наружное кольцо 711 переднего опорного подшипника 71, тогда как ее буртик 94 находится на расстоянии от стороны 732 бортика 73 картера 7. Таким образом, между задней стороной 944 буртика 94 и передней стороной 732 переднего картера 7 остается пространство А.

Иначе говоря, длина L между задним концом 92 охватываемой части 9 и внутренней стороной 944 буртика 94 предусмотрена таким образом, чтобы всегда оставалось это пространство А, когда задний конец 92 охватываемой части 9 оказывается в положении упора в наружное кольцо 711 переднего опорного подшипника 71.

Кроме того, предпочтительно охватывающая часть 8 и передний картер 7 выполнены таким образом, чтобы после установки охватывающей части 8 (как было описано выше) и зажатия ее наружного периферического венца 82 между передним картером 7 и стенкой (буртиком 60) главной трансмиссионной коробки 6 ее внутренний венец 81 располагался в пространстве А и чтобы расстояние D между задней стороной 944 буртика 94 и передней стороной 732 края 73 переднего картера 7 превышало толщину Е внутреннего венца 81.

Таким образом, предпочтительно детали 7, 8 и 9 выполнены таким образом, чтобы всегда оставался первый функциональный зазор j1 между задней стороной 944 буртика 94 и передней стороной 811 внутреннего венца 81 и второй функциональный зазор j2 между передней стороной 732 переднего картера 7 и задней стороной 812 внутреннего венца 81.

Следовательно, если передний картер 7 не поврежден, он полностью выполняет свою роль восприятия усилий, которые действуют на уровне соединения между этим картером 7 и стенкой главной трансмиссионной коробки 6, на которой он закреплен. Эти усилия передаются напрямую передним картером в остальную часть конструкции двигателя, не проходя через резервную опору 100.

В случае разрушения переднего картера и, в частности, его буртика 74 и, в целом, его части меньшего диаметра, находящейся перед средним опорным подшипником 75, резервная опора 100 полностью выполняет роль аварийной опоры, и усилия передаются через эту опору 100 на край 73 переднего картера 7, на передний опорный подшипник 71, на выходной вал 50 редуктора, на зубчатое колесо 54 и на средний 75 и задний 76 опорные подшипники, причем этим два подшипника сами закреплены на конструкции при помощи соответствующих наружных колец.

Таким образом, получают альтернативный или вспомогательный путь восприятия усилий.

Следует отметить, что, если разрушение переднего картера 7 происходит между передним опорным подшипником 71 и средним опорным подшипником 75, резервная опора 100 тоже полностью выполняет свою роль аварийной опоры и обеспечивает создание альтернативного или вспомогательного пути восприятия усилий.