[发明专利]压电液体惯性隔振器

说明书

本申请是申请日为2003年9月24日、申请号为03822714.2、申请人为贝尔直升机泰克斯特龙公司、发明名称为“压电液体惯性隔振器”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明总体涉及一种主动振动控制。具体而言，本发明涉及对承受谐和或者振荡位移或者力作用的结构或者实体的机械振动进行隔离的方法和设备。本发明适用于航空器领域，尤其是，直升机和其它旋转机翼的航空器。

背景技术

多年以来，人们一直致力于设计用于隔离从振动体传递到其它实体的振动隔振设备。在需要将振荡或者振动设备(诸如，发动机)的振动从结构的其余部分隔离出来的诸多领域中，此类设备十分适用。典型的振动隔离和衰减设备(“隔离器”)采用机械系统元件(弹簧和质量块)的不同组合，对整个系统的频率响应特性进行调整，以在系统中所关心的结构中实现可接受的振动水平。广泛应用这些隔振器的领域之一为航空器，其中，使用隔振系统以将机身或者航空器的其它部分从诸如谐和振动的机械振动中隔离出来，这些谐和振动与推进系统有关，源自航空器的发动机、传动部分和螺旋桨或旋翼。

隔振器与现有技术中被误称为“隔离器”的减震装置明显不同。用于振动的简单力学公式如下：

F=mx··+cx·+kx]]>

隔振器使用惯性力来消除弹力(kx)。另一方面，减震装置使用损耗效应来从振动系统中去除能量。

在设计航空器隔振系统时，一个重要的工程目的是最小化长度、重量和包括隔离设备的横截面在内的整体尺寸。这是与航空器相关的所有工程工作的首要目的。在设计和制造直升机和其它旋转机翼航空器(例如，倾斜旋翼航空器)时显得尤其重要，这是由于需要克服航空器的静负载，并且由此与固定机翼航空器相比一定程度限制了其有效载荷。

在设计隔振系统时，另外一个重要的工程目的是保存工程资源，其已经花费在航空器的其它方面的设计或者隔振系统中。换言之，一个重要的工业目的是增强隔振系统的性能，而无需对现有隔振系统中的所有部件进行根本的再建或者完全重新设计。

在隔振领域中，尤其是应用于航空器和直升机的隔振领域中，标志性开端公开于1980年12月2日向Halwes等共同授权的题为“振动抑制系统(Vibration Suppression System)”的美国专利No.4236607(Halwes‘607)中。在此引入Halwes‘607做为参照。Halwes‘607公开了一种隔振器，其中使用稠密低粘度流体用作“调谐”物，以抵销或者消除通过隔振器传输的振荡力。这种隔振器采用的原理为：振动物的加速度与其位移的相位差为180°。

在Halwes‘607中认为，稠密低粘度流体的惯性特征与活塞结构所引起的液压优势一起，能够控制反相加速度，以产生平衡力，从而削弱或者消除振动。与其现有技术相比，Halwes‘607提供了更加紧凑、可靠和有效的隔振器。Halwes‘607所期望的最初的稠密低粘度流体为水银，其具有毒性和极强的腐蚀性。

从Halwes的早期发明开始，此领域内的多数工作致力于将水银替换为流体，或者改变单个隔振器的动态响应，以削弱不同的振动模式。后者的示例可见于1995年8月8日向McKeown等共同授权的题为“液压惯性隔振器(Hydraulic Inertial Vibration Isolator)”的美国专利No.5439082(McKeown‘082)中。此处引入McKeown‘082做为参照。

有几个因素影响Halwes式隔振器的性能和特征，包括所使用流体的密度和粘性、隔振器部件的相对尺寸等等。此类隔振器设计的一种改进公开于2000年1月4日向Stamps等共同授权的题为“改进隔振的方法和装置(Methodand Apparatus for Improved Isolation)”的美国专利No.6009983(Stamps‘983)中。在Stamps‘983中，在调谐通道的各个端部使用复合半径，以显著地提高隔振器性能。此处引入Stamps‘983做为参照。

发明内容