Studio di sistemi passivi per la riduzione delle vibrazioni nei sistemi rotanti

A fundamental problem of helicopters and all the rotating machines is inflicted by the high vibratory level that they have. The aim of this work is to apply the principles of the Dynamic Vibration Absorber (DVA) to the rotating systems, in order to design a Mast Vibration Absorber (MVA) to reduce the vibratory level on the SA 330 PUMA rotor. To design this object, the procedure is to optimize a functional subjected to proper constraint, in order to have a low mass build on the rotor. Then, a multibody model of the MVA has been implemented on MSC Adams Software, to analyze the behavior of the MVA on the machine. Has been made several simulations to observe the dynamic response of the rotor in absence and in presence of the MVA, in particularly has been studied the amplitude of the displacements, of the accelerations and of the forces transmitted to the helicopter's body in both cases. Other solutions have been tried, to achieve better performances in vibrations reduction. In particularly semi active devices has been studied. A study has proved the feasibility of a device with variable stiffness: a dynamic vibration absorber with nonlinear behavior. By implementing such a vibration absorber in the multibody model, has been studied the behavior of the rotor with this kind of device and confronted it with the linear case. An important study is to observe the behavior of the rotor with a variation of angular velocity, and to see how the suppression bandwidth changes with the nonlinear absorber.

Una problematica fondamentale nella progettazione dei velivoli ad ala rotante, ed in generale di tutte le macchine con componenti rotanti, è costituita dall’alto livello vibratorio che le caratterizza. Scopo di questo lavoro è applicare il funzionamento del Dynamic Vibration Absorber (DVA) a sistemi rotanti, in modo da dimensionare un Mast Vibration Absorber (MVA), oggetto usato per l’isolamento delle vibrazioni del rotore degli elicotteri. Si procede dimensionando quindi l’MVA per l’SA 330 PUMA, usando degli algoritmi di ottimizzazione vincolata in modo da contenere la massa del sistema isolante. Attraverso l’utilizzo del Software MSC Adams è stato poi implementato il modello multicorpo del sistema dimensionato in modo da verificarne il funzionamento. È stata svolta a questo scopo, una campagna di simulazioni che ha permesso di osservare la risposta del rotore senza ed in presenza dell’MVA, in termini di ampiezze di spostamento, accelerazioni e forze trasmesse. Abbandonando l'idea di disporre di dispositivi completamente passivi utilizzati per la riduzione delle vibrazioni, si è passati allo studio di dispositivi semi attivi. In particolare si è valutata la fattibilità dell'implementazione di un DVA con rigidezza non lineare. Quindi, procedendo sempre tramite il modello multicorpo, si è verificato il cambiamento della risposta del rotore rispetto al caso lineare, osservando in particolare le ampiezze delle risposte con una variazione di velocità angolare, e la relativa banda di soppressione.