ITMI20110096A1 - Sistema a soffietto, particolarmente per rotori di elicotteri - Google Patents

Description

Descrizione dell’invenzione avente per titolo:

“SISTEMA A SOFFIETTO, PARTICOLARMENTE PER ROTORI DI ELICOTTERI”

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda, in generale, un sistema a soffietto con prestazioni migliorate. Nello specifico, la presente invenzione riguarda un sistema a soffietto da applicare ad un rotore di un elicottero, in particolare al rotore di coda.

Nel seguito si farà specifico riferimento al rotore di coda di un elicottero, essendo inteso che il soffietto secondo l’invenzione è applicabile anche al rotore principale.

Il rotore di coda è un sistema necessario a garantire la stabilità dell’elicottero in volo in seguito alla coppia generata dal rotore principale. I rotori sono dei sistemi formati da due o più pale collegate a un mozzo calettato su un albero messo in rotazione dai motori. Nel caso particolare di un rotore di coda, durante il volo, al mozzo è possibile un escursione lungo l’asse dell’albero. Questo movimento generalmente non è provocato dal pilota ma conseguenza delle forze aerodinamiche a cui è sottoposto l’elicottero.

In virtù di questo movimento, è necessario disporre un sistema sull’albero del rotore, generalmente elastico, in grado di assorbire le forze e l’ oscillazioni del rotore e allo stesso tempo limitarne l’escursione. È inoltre necessario avere un dispositivo che protegga la parte cinematica del rotore, agendo da antipolvere, antiruggine e da protezione all’acqua.

A questo scopo è solitamente disposto sull’albero del rotore un soffietto elastico, solidale con l’albero e quindi rotante con esso, in gado di comprimersi o estendersi a seconda dei movimenti del rotore e di assolvere detti compiti di antipolvere e antiruggine.

Un tale soffietto della tecnica nota è generalmente realizzato in forma circolare chiusa in materiale fluorosiliconico e disposto alla base delle pale del rotore. In questo caso, il montaggio avviene prima dell’installazione delle pale, in altre parole infilando il soffietto sull’albero.

Un problema che sorge con questi soffietti è legato alla loro durata. Generalmente, i soffietti elastici hanno una vita operativa di circa 5000 ore di volo, mentre un rotore può arrivare fina a 20000 ore prima di intraprendere le necessarie operazioni di manutenzione o sostituzione. Un altro problema è legato alla rottura anticipata del soffietto elastico. In entrambi i casi, per procedere alla sostituzione si rende necessario smontare il rotore, operazione che effettuata in anticipo rispetto ai normali periodi di manutenzione comporta un eccessivo dispendio di tempo e personale, nonché costi aggiuntivi imprevisti, legati anche alla necessità di tenere l’elicottero “fermo”. Occorre pertanto ricercare una soluzione che non comporti lo smontaggio del rotore di coda.

Un tentativo di soluzione a questo problema è rappresentata da un soffietto “aperto”, ovvero con un labbro di sormonto da incollare, cucire o comunque assemblare in modo semplice e durevole. La circonferenza del soffietto è leggermente maggiore della circonferenza dell’albero, in modo da ottenere tale labbro di sormonto. In questo caso, il soffietto può essere disposto dopo l’installazione delle pale avvolgendo il soffietto attorno all’albero e chiudendo l’estremità libera normalmente attraverso un opportuno incollaggio. In caso di rottura o sostituzione, occorre semplicemente rimuovere il vecchio soffietto e procedere ad all’ operazione di montaggio del nuovo soffietto.

Tuttavia, anche nel caso di soffietto “aperto” sorgono diversi problemi. Le prestazioni dell’incollaggio dipendono, oltre che dai mastici, anche dalla superfìcie interessata, che è relativamente piccola, e dalla capacità dell’operatore. Oltre al problema suddetto, il sormonto genera sul soffietto uno squilibrio di masse che influenza la deformazione assiale del soffietto, presentando una reazione a trazione/compressione variabile in direzione radiale in quanto proporzionale agli spessori. Infine, ma non di minore importanza, in caso di soffietto solidale all’albero rotante, a causa della distribuzione di massa non uniforme, si generano forze centrifughe squilibrate e sicuramente dannose.

Scopo principale della presente invenzione è, dunque, quello di fornire un sistema a soffietto, in particolare per rotore di coda di un elicottero, in grado di eliminare, o quantomeno ridurre, gli inconvenienti sopra lamentati con riferimento allo stato della tecnica nota.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di fornire un sistema a soffietto per rotore di elicottero, che risulti di semplice realizzazione ed ottenibile a costi di produzione competitivi.

Questi ed altri scopi, che meglio appariranno in seguito, vengono raggiunti in accordo all’invenzione con le caratteristiche elencate nell’annessa rivendicazione indipendente 1.

Aspetti vantaggiosi dell’invenzione appaiono dalle rivendicazioni dipendenti.

Secondo l’invenzione si fornisce, dunque, un sistema a soffietto, in particolare per l’applicazione su un rotore di un elicottero, costituito da un soffietto interno e un soffietto esterno aperti lungo dei rispettivi tagli, dotati di estremità di testa, in cui il soffietto esterno presenta delle dimensioni tali da adattarsi perfettamente sul soffietto interno, su cui viene incollato, dopo che quest’ultimo è stato disposto sull’albero di un rotore in modo da ottenere un soffietto a sezione chiusa di rapido e facile montaggio, garantendo al contempo un comportamento uniforme sia in direzione radiale sia in trazione/compressione e alte prestazioni meccaniche e di resistenza ai fattori ambientali.

Ulteriori caratteristiche dell’invenzione appariranno più chiare dalla descrizione dettagliata che segue, riferita ad una sua forma di realizzazione puramente esemplificativa, e quindi non limitativa, illustrata nei disegni annessi, in cui:

la Figura 1 è una vista in prospettiva esplosa del sistema a soffietto secondo l’invenzione;

la Figura 2 è una vista in prospettiva del sistema a soffietto di fig. 1 in condizione assemblata;

la Figura 3 a è una vista in pianta mostrante una proiezione frontale di estremità del soffietto interno ;

la Figura 3b è una vista in sezione del soffietto interno secondo la linea A-A in figura 3 a;

la Figura 4a è una vista in pianta mostrante una proiezione frontale di estremità del soffietto esterno ;

la Figura 4b è una vista in sezione del soffietto esterno secondo la linea B-B in figura 4a;

la Figura 5a è una vista in pianta mostrante una proiezione frontale di estremità del sistema a soffietto assiemato,

la Figura 5b è una vista in sezione del sistema a soffietto assiemato secondo la linea C-C in figura 5a in estensione iniziale,

la Figura 5c è una vista come la Figura 5b in estensione massima; e la Figura 5d è una vista come la Figura 5b in estensione minima.

Negli uniti disegni, parti o componenti uguali o simili vengono indicati con gli stessi numeri di riferimento,

Con riferimento inizialmente alla Figura 1, viene illustrato in esploso il sistema a soffietto secondo l’invenzione indicato con il numero di riferimento 1, comprendente un soffietto esterno 10 e un soffietto interno 20. 1 soffietti esterni e interno 10, 20 presentano rispettive estremità di testa 11, 21 che vengono disposte intorno all’albero del rotore e rimangono fisse e in posizione durante la compressione/trazione. Il fissaggio avviene mediante una fascetta, non mostrata, trattenuta da una protuberanza 17 prevista in prossimità dell’estremità di testa 11 del soffietto esterno 10. 1 soffietti hanno una classica forma a fisarmonica con delle anse o volute 15, 25 racchiuse tra creste 14, 24. Prima di essere montati, detti soffietti esterno e interno 10, 20 sono aperti lungo rispettivi tagli longitudinali 13, Nelle figure 3a, 4a, 5a sono mostrate le viste di testa dei soffietti interno, esterno e dei due soffietti assiemati. Le figure 3b, 4b, 5b mostrano le rispettive viste laterali delle figure precedenti, in estensione iniziale. Nelle figure 5c e 5d è mostrato il sistema a doppio soffietto in estensione massima e in estensione minima. Come si può osservare, le estremità di testa rimangono fisse rispetto all’albero 40 mostrato a tratteggio, mentre il corpo dei soffietti si comprime o estende a seconda del carico che agisce su di essi.

Ciò è dovuto al fatto che alle estremità di coda 18, 28 dei soffietti 10, 20 si determina una protuberanza 30 sporgente internamente che va ad alloggiare in una gola 31 di un elemento 32 (vedere in particolare fìg. 5b) girevole intorno all’albero 40, ma non fisso assialmente.

Nella forma di realizzazione preferita, ma non limitativa, illustrata nelle varie figure, i soffietti hanno tre anse racchiuse tra quattro creste.

Le dimensioni del soffietto esterno 10 sono tali da calzare perfettamente sul soffietto interno 20, ovvero, in uso l’estremità 11 avvolge l’estremità 21 e le creste 14 del soffietto 10 ricoprono le rispettive creste 24 del soffietto 20. Conseguentemente, la lunghezza dei due soffietti è la medesima.

Il sistema a soffietto 1 secondo l’invenzione è mostrato assiemato in Figura 2 svincolato dall’albero di un rotore. I due soffietti esterno e interno 10, 20 sono montati l’uno sull’altro con i rispettivi tagli 13, 23 disposti diametralmente opposti, ovvero sfalsati di 180°. I tagli 13, 23 in Figura 2 sono puramente illustrativi, e lasciano uno spazio aperto di dimensioni minime. In questo modo, tutta la superficie dell’albero è coperta, e gli squilibri di massa e spessore sono resi minimi.

Il montaggio del sistema a soffietto sull’albero di un rotore di elicottero già completo di pale è relativamente semplice. Prima viene disposto il soffietto interno 20 sull’albero del rotore. Il foro del soffietto combacia quasi perfettamente con la circonferenza dell’albero, senza la necessità quindi di sovrapporre i bordi, ma lasciando uno spazio minimo in corrispondenza del taglio 23 (vedere, come esempio, fig. 2). Successivamente, viene disposto uno strato di colla sul soffietto interno 20 in particolare nelle anse o volute 25, soprattutto dalla parte opposta al taglio 23, e sulle estremità di testa e di coda. II soffietto esterno 10 viene quindi disposto sul soffietto interno 20, dopo aver depositato del collante nelle anse 15, in modo che il taglio 13, come precedentemente detto, si trovi sfalsato di 180° rispetto al taglio 23. Per tenere assiemati i due soffietti 10, 20 per il tempo necessario alla “presa” della colla, nelle anse del soffietto esterno vengono disposti temporaneamente cordini in gomma annodati. Si ottiene così un doppio soffietto compatto e con le stesse caratteristiche di un soffietto a sezione chiusa.

La soluzione del doppio soffietto, con ciascun elemento aperto e i tagli 13, 23 così disposti a 180°, amplifica quindi la superficie destinata all’incollaggio, facilita la disposizione del mastice nelle anse dei soffietti e dà luogo a un sistema di masse relativamente equilibrate. Il comportamento a trazione/compressione risulta poco influenzato avendo mantenuto costanti gli spessori.

Per l’incollaggio occorre utilizzare un mastice che, una volta “fatta presa”, non diventi rigido. La soluzione migliore è rappresentata dal mastice siliconico RTV, che reticola a temperatura ambiente. La scelta di tale colla richiede l’utilizzo di manufatti realizzati in materiali compatibili, cioè mescole siliconiche. Ciò nonostante, con questa soluzione le prestazioni meccaniche alle varie temperature sono mantenute e addirittura migliorate. I soffietti così ottenuti sono relativamente più poveri ma di conseguenza meno costosi.

Convenientemente, per le sostituzioni del sistema a soffietto secondo l’invenzione, viene fornito un apposito kit comprendente i due soffietti chiusi o già aperti, un tubetto di mastice RTV e un cordino in gomma siliconica da tagliare nelle lunghezze desiderate. La disposizione e la sostituzione dei soffietti viene pertanto effettuata senza la necessità di procurarsi ulteriore materiale rispetto a quello previsto nel kit, garantendo tra l’altro la compatibilità di materiale e relativo incollaggio.

Sul sistema a soffietto assemblato possono essere praticati fori di dimensioni limitate 41 in modo da consentire il passaggio dell’aria e il ricircolo nel sistema a doppio soffieto ed evitare la creazione di vuoto al suo interno.

In questo modo si otiene un sistema a doppio soffieto formato da due soffieti aperti che ha le stesse carateristiche di un soffietto a sezione chiusa, e che può quindi essere posto in opera senza la necessità di smontare il sistema in cui deve essere inserito, riducendo così i costi di manutenzione e sostituzione.

Alla forma di realizzazione dell’ invenzione sopra descritta possono essere apportate numerose modifiche e variazioni di detaglio alla portata di un tecnico del ramo, rientranti comunque entro l’ambito dell’invenzione espresso dalle rivendicazioni annesse.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema a soffietto, in particolare per l’applicazione su un rotore di un elicottero, comprendente un soffietto esterno (10) e un soffietto interno (20) presentanti rispettive estremità di testa (11, 21) e di coda (18, 28) e aperti longitudinalmente lungo rispettivi tagli (13, 23), in cui il soffietto esterno (10) presenta dimensioni tali da adattarsi perfettamente sul soffietto interno (20), su cui viene incollato, dopo che quest’ultimo è stato disposto sull’albero (40) di un rotore in modo che i detti tagli (13), (23) risultino sfalsati tra di loro.
2. 2. Sistema a soffietto secondo la rivendicazione 1, in cui il soffietto esterno (10) è disposto sul soffietto interno (20) in modo che il suo taglio longitudinale (13) risulti sfalsato di 180° rispetto al taglio longitudinale (23) del soffietto interno (20).
3. 3. Sistema a soffietto secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui i due soffietti (10, 20) sono fissati all’albero del rotore e girano solidalmente ad esso.
4. 4. Sistema a soffietto secondo la rivendicazione 3, in cui le estremità di testa (11, 21) dei soffietti (10, 20) sono fissate all’albero (40) in modo da non subire spostamenti durante la trazione/compressione dei soffietti (10, 20), mentre le estremità di coda (18, 28) sono vincolate ad un elemento (32) girevole con l’albero, ma non fisso assialmente.
5. 5. Sistema a soffietto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui i due soffietti (10, 20) sono in gomma siliconica.
6. 6. Sistema a soffietto secondo la rivendicazione 5, in cui il soffietto esterno (10) è incollato al soffietto interno (20) mediante un mastice siliconico tipo RTV.
7. 7. Sistema a soffietto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, presentante fori (41) per il passaggio nell’aria all’interno del soffietto.
8. 8. Sistema a soffietto secondo la rivendicazione 1, in cui sono previsti dei cordini in gomma siliconica da avvolgere sul soffietto esterno durante la presa della colla.
9. 9. Metodo per l’installazione di un sistema a soffietto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti al rotore di un elicottero, comprendente le seguenti fasi: montaggio del soffietto interno (20) sull’albero (40) del rotore; applicazione di colla su detto soffietto interno (20); montaggio del soffietto esterno (10) sul soffietto interno (20) in modo che il taglio longitudinale (13) del soffietto esterno (10) risulti sfalsato rispetto al taglio longitudinale (23) del soffietto interno (10); eventuale applicazione dei cordini sul soffietto esterno (10) durante la presa della colla.
10. 10. Kit comprendente il soffietto esterno (10), il soffietto interno (20), un tubetto di mastice RTV e un cordino di gomma siliconica di adeguata lunghezza per la realizzazione di un sistema a soffietto secondo una qualssiosi delle rivendicazioni da 1 a 8.