(57)【要約】【課題】一般的に空気流れ機構、より具体的には、入口グリッドの防氷及び除氷のための動的共振システム及び方法を提供する。【解決手段】一実施形態において、システムは、流入する空気流の歪みを低減するように構成された入口グリッドを含む。システムはまた、入口グリッドに結合された振動デバイスと、振動デバイスに通信可能に結合されたコントローラとを含むことができる。コントローラは、入口グリッドが固有周波数で共振して入口グリッドにモード形を誘導するように、振動デバイスに入口グリッドを振動させる振動信号を振動デバイスに送信することができる。モード形は、入口グリッド上の氷を粉砕及び防止することができる。【選択図】図１
2020063042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
システムであって、
流入する空気流の歪みを低減するように構成された入口グリッドと、
前記入口グリッドに結合された振動デバイスと、
前記振動デバイスに通信可能に結合され、該振動デバイスに振動信号を送信するように構成されたコントローラと、
を含み、
前記振動信号は、前記入口グリッドが固有周波数で共振し、それによって該入口グリッド上の氷を粉砕及び防止するように構成されたモード形を該入口グリッドに誘導するように、前記振動デバイスに該入口グリッドを振動させるように作動可能である、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記振動デバイスは第１の振動デバイスであり、前記振動信号は第１の振動信号であり、前記固有周波数は第１の固有周波数であり、前記モード形は第１のモード形であり、
システムが、前記入口グリッドに結合された第２の振動デバイスを更に含み、
前記コントローラは、前記第２の振動デバイスに第２の振動信号を送信するように更に構成され、
前記第２の振動信号は、前記入口グリッドが第２の固有周波数で共振し、それによって該入口グリッド上の氷を粉砕及び防止するように構成された第２のモード形を誘導するように、前記第２の振動デバイスに該入口グリッドを振動させるように作動可能である、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１の振動デバイスは第１の励起方向を有し、前記第２の振動デバイスは第２の励起方向を有することを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の振動デバイス及び前記第２の振動デバイスは、同時に作動し、
前記第１のモード形及び前記第２のモード形は、前記入口グリッド上の１又は２以上の波腹で構造的に重なる、
ことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記振動デバイスは、圧電振動子及び油圧振動子を含む群から選択されたものであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記振動デバイスは、電磁振動子を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記コントローラは、前記入口グリッド上の氷蓄積に十分な大気条件の存在を検出することに応答して前記振動デバイスに前記振動信号を送信することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
方法であって、
コントローラにより、入口グリッド上の氷の蓄積に十分な大気条件を検出する段階であって、該入口グリッドが、該入口グリッドを通過する空気流の歪みを低減するように構成されている、前記検出する段階と、
前記コントローラにより、前記入口グリッドに結合された振動デバイスに振動信号を送信する段階と、
前記振動信号に応答して前記振動デバイスにより、前記入口グリッドを該入口グリッドの固有周波数で共振させ、それによって該入口グリッドにモード形を誘導する段階と、
を含み、
前記モード形は、前記入口グリッド上の氷を粉砕及び防止するように構成される、
ことを特徴とする方法。
【請求項９】
前記振動デバイスは第１の振動デバイスであり、前記振動信号は第１の振動信号であり、前記固有周波数は第１の固有周波数であり、前記モード形は第１のモード形であり、
方法が、
前記コントローラにより、前記入口グリッドに結合された第２の振動デバイスに第２の振動信号を送信する段階と、
前記振動信号に応答して前記第２の振動デバイスにより、前記入口グリッドを該入口グリッドの第２の固有周波数で共振させ、それによって該入口グリッドに第２のモード形を誘導する段階と、
を更に含み、
前記第２のモード形は、前記入口グリッド上の氷を粉砕及び防止するように構成される、
ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の振動デバイスは第１の励起方向を有し、前記第２の振動デバイスは第２の励起方向を有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の振動デバイス及び前記第２の振動デバイスは、同時に作動し、
前記第１のモード形及び前記第２のモード形は、前記入口グリッド上の１又は２以上の波腹で構造的に重なる、
ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記振動デバイスは、圧電振動子及び油圧振動子を含む群から選択されたものであることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記振動デバイスは、電磁振動子を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記コントローラは、氷蓄積に十分な前記大気条件がもはや存在しないと決定することに応答して前記振動デバイスに前記振動信号を送信する段階を停止することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
ロジックを含む非一時的コンピュータ可読ストレージ媒体であって、
前記ロジックがプロセッサによって実行されると、
入口グリッドを通る空気流の歪みを低減するように構成された前記入口グリッド上の氷の蓄積に十分な大気条件を検出し、
前記入口グリッドに結合された振動デバイスに振動信号を送信する、
ように作動可能であり、
前記振動信号は、前記入口グリッドが固有周波数で共振し、それによって該入口グリッド上の氷を粉砕及び防止するように構成されたモード形を該入口グリッドに誘導するように、前記振動デバイスに該入口グリッドを振動させるように作動可能である、
ことを特徴とする媒体。
【請求項１６】
前記振動デバイスは第１の振動デバイスであり、前記振動信号は第１の振動信号であり、前記固有周波数は第１の固有周波数であり、前記モード形は第１のモード形であり、
前記ロジックは、前記入口グリッドに結合された第２の振動デバイスに第２の振動信号を送信するように更に作動可能であり、
前記第２の振動信号は、前記入口グリッドが第２の固有周波数で共振し、それによって該入口グリッド上の氷を粉砕及び防止するように構成された第２のモード形を誘導するように、前記第２の振動デバイスに該入口グリッドを振動させるように作動可能である、
ことを特徴とする請求項１５に記載の非一時的媒体。
【請求項１７】
前記第１の振動デバイスは第１の励起方向を有し、前記第２の振動デバイスは第２の励起方向を有することを特徴とする請求項１６に記載の非一時的媒体。
【請求項１８】
前記第１の振動デバイス及び前記第２の振動デバイスは、同時に作動して前記第１のモード形及び前記第２のモード形を生成し、
前記第１のモード形及び前記第２のモード形は、前記入口グリッド上の１又は２以上の波腹で構造的に重なる、
ことを特徴とする請求項１６に記載の非一時的媒体。
【請求項１９】
前記振動デバイスは、圧電振動子、油圧振動子、及び電磁振動子から構成された群から選択されることを特徴とする請求項１５に記載の非一時的媒体。
【請求項２０】
前記ロジックは、
氷の蓄積による前記入口グリッドの質量又は剛性の増大を検出し、
質量又は剛性の前記増大による固有周波数の変化を補償するように前記振動デバイスに送信される前記振動信号を修正し、
修正された振動信号が前記入口グリッドを修正された固有周波数で共振させることを決定する、
ように更に作動可能である、
ことを特徴とする請求項１５に記載の非一時的媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の開示は、一般的に空気流れ機構に関し、より具体的には、入口グリッドの防氷及び除氷のための動的共振システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸気システムは、空気流に与える乱流及び干渉を最小にすることによってエンジン効率及び出力を最大にするように工夫される。吸気システムはまた、タービン、空調システム、及び換気システムに必要な空気流を供給することができる。いくつかの環境、設計、及び美観上の配慮は、十分な空気流を供給する吸気システムの機能に影響を与える場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の開示により、入口グリッドの防氷及び除氷のための動的共振システム及び方法に関連付けられた欠点及び問題は、低減又は排除することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一実施形態において、システムは、流入する空気流の歪みを低減するように構成された入口グリッドを含む。システムはまた、入口グリッドに結合された振動デバイスと、振動デバイスに通信可能に結合されたコントローラとを含むことができる。コントローラは、入口グリッドが固有周波数で共振して入口グリッドにモード形を誘導するように、振動デバイスをして入口グリッドを振動させる振動信号を振動デバイスに送信することができる。モード形は、入口グリッド上の氷を粉砕及び防止することができる。
【０００５】
一実施形態において、方法は、コントローラを使用して、入口グリッド上の氷の蓄積に十分な大気条件を検出する段階を含み、入口グリッドは、入口グリッドを通過する空気流の歪みを低減するように構成される。本方法は、コントローラを使用して、入口グリッドに結合された振動デバイスに振動信号を送信する段階を更に含む。本方法は、振動信号に応答する振動デバイスにより、入口グリッドの固有周波数で入口グリッドを共振させ、それによって入口グリッドにモード形を誘導する段階を更に含む。モード形は、入口グリッド上の氷を粉砕及び防止することができる。
【０００６】
本発明の開示の技術的利点は、防氷システムの振動励起によってカバーされる入口グリッドのパーセンテージを最適化することにより、氷結条件中に入口グリッドを通って流れる空気のより大きい容積を可能にすることを含む。別の技術的利点は、共振周波数で作動させて入口グリッド上に複数のモード形の同時重ね合わせを生成することによるシステムによって消費される電力の量の低減である。別の技術的利点は、時間の短いバーストにわたって低レベルの動的励起を利用し、それによって機械的疲労を低減することにより、防氷システムへの構造的損傷を防止することを含むことができる。他の技術的利点は、以下の図面、説明、及び特許請求の範囲から当業者には容易に明らかであろう。更に、特定の利点を先に列挙したが、様々な実施形態は、列挙した利点の全て、一部を含むか、又は全く含まない場合がある。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】ある一定の実施形態による例示的動的共振システムの斜視図である。
【図２】ある一定の実施形態による動的共振システムの例示的ブロック図である。
【図３】ある一定の実施形態により図１及び図２のシステムによって利用することができる動的共振方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の開示のより深い理解を容易にするために、ある一定の実施形態の以下の例を与えている。以下の例は、本発明の開示の範囲を制限又は定義すると読み取るべきではない。本発明の開示の実施形態及びその利点は、同様の数字が同様及び対応する部分を示すのに使用されている図１〜図３を参照することによって最も良く理解される。
【０００９】
吸気システムは、空気流に与える乱流及び干渉を最小にすることによってエンジン効率及び出力を最大にするように工夫される。吸気システムはまた、タービン、空調システム、及び換気システムに必要な空気流を供給することができる。いくつかの環境、設計、及び美観上の配慮は、十分な空気流を供給する吸気システムの機能に影響を与える場合がある。
【００１０】
例えば、航空機は、時折、ある一定の航空機外面及び構成要素への氷の蓄積に至る大気条件を通って飛ぶ。氷の蓄積が発生しやすい極めて重要な構成要素は、エンジン入口グリッド空気流直線化装置である。入口グリッドは、空気歪み及び非対称空気流を低減することにより、均一な空気流をエンジンに供給する。入口グリッドが氷を蓄積する場合に、流入する空気の空気力学的流れは、十分に低減される場合があり、エンジン性能低下及び／又はエンジン失速をもたらす。
【００１１】
入口グリッド上の氷の増加は、いくつかのシナリオの下で発生する場合がある。ある一定の高度及び温度では、過冷却水（すなわち、霧氷、０℃よりも低い液体形態の水）が入口グリッドとの衝突で凍結した時に飛行中氷結が発生する場合がある。霧氷は、典型的に前縁上に形成し、入口グリッドを特に氷蓄積を受けやすくする。
【００１２】
入口グリッド上の氷の蓄積を回避するために、飛行計画は、大気氷結条件を回避するように修正される。しかし、飛行計画修正は、非効率ルート及び燃料消費増大をもたらす。蓄積氷を溶かす加熱素子の使用のような他の解決法は、有意な電力消費を必要とする。機械式ワイパーシステムのような更に他の救済策は、ワイパーが除去することができる入口グリッド面積に限界がある。
【００１３】
入口グリッド上の氷の蓄積を粉砕及び防止するために、本発明の開示の実施形態は、１又は２以上の振動デバイスを使用して入口グリッドに振動励起を印加する。１又は２以上の振動デバイスは、入口グリッドの１又は２以上の固有周波数及びモード形を同時に励起する動的励起力を導入する。
【００１４】
入口グリッドの固有又は共振周波数は、入口グリッド内の振動が他の非共振周波数でのものよりも大きい振幅で応答する周波数を表している。振動運動のパターンは、モード形として公知である。モード形は、１又は２以上の節点及び波腹を有することができる。モード形の節点は、振動変位を殆んど又は全く受けず、一方、モード形の波腹は、固有周波数で発生された振動力に起因して最大変位を受ける。システム（例えば、入口グリッド）は、無数の固有周波数を有する。従って、入口グリッドの固有周波数の１又は２以上で振動デバイスによって発生された小さい振動力は、モード形の１又は２以上の波腹で大きい振動力を生成することができる。
【００１５】
一部の実施形態において、１又は２以上の振動デバイスの位置及び励起方向は、入口グリッドのモード応答のカバレージ面積を最大にするように最適化される。得られるグリッドの多重周波数加速は、氷分子が入口グリッドの振動面に結合するのを妨げることができる。
【００１６】
入口グリッドに振動励起を印加するために１又は２以上の振動デバイスを使用して、既存のデバイスでは達成されないいくつかの技術的利点が得られる。本発明の開示の実施形態は、防氷システムの振動励起によってカバーされる入口グリッドのパーセンテージを最適化することにより、氷結条件中に入口グリッドを通って流れる空気のより大きい容積を可能にすることができる。本発明の開示の別の技術的利点は、一部の実施形態が、共振周波数で作動させて複数のモード形の同時重ね合わせを入口グリッド上に生成することにより、システムによって消費される電力の量を低減することである。更に別の利点は、一部の実施形態が、時間の短いバーストにわたって低レベルの動的励起を利用して機械的疲労を低減することにより、防氷システムの構造損傷を防止することである。図１〜図３は、入口グリッドの防氷及び除氷のための動的共振システム及び方法の更なる詳細を示している。
【００１７】
図１は、例示的動的共振システム１００の斜視図を示している。システム１００は、入口グリッド１１０及び振動デバイス１２０ａ〜１２０ｎ（集合的に振動デバイス１２０）を含む。振動デバイス１２０は、入口グリッド１１０内に振動エネルギを駆動し、氷閉塞を排除して氷の更なる蓄積を防止するように作動させることができる。
【００１８】
入口グリッド１１０は、吸気を容易にするように作動可能なあらゆる適切なデバイスを表している。一部の実施形態において、入口グリッド１１０は、流入する空気の乱流を最小にし、十分な空気流を航空機のエンジンに供給する空気流直線化装置として作用する。
【００１９】
入口グリッド１１０の材料は、１又は２以上の振動デバイス１２０が振動エネルギを入口グリッド１１０内に駆動することを可能にするのに十分に剛性であるあらゆる適切な材料とすることができる。一部の実施形態において、入口グリッド１１０の材料は、システム１００の空気流及び設計要件によって決定付けられる。例えば、市販の及び住宅のための空調システムは、耐久性があって長期持続性のある金属材料を入口グリッド１１０に使用することができる。一部の実施形態において、入口グリッド１１０は、ジェット機及びヘリコプターのような特定用途の一部とすることができる。これらの実施形態において、入口グリッド１１０は、より軽量の複合又はプラスチック材料とすることができる。
【００２０】
図示の実施形態において、入口グリッド１１０は、正方形断面入口を有する正方形の形状であるように示されている。しかし、円形形状、ハニカム、及び六角形のセルを含むあらゆる適切な断面形状を入口グリッド１１０によって利用することができる。同様に、入口グリッド１１０は、用途及び環境に基づいてあらゆる適切な形状及び材料とすることができる。例えば、入口グリッド１１０が飛行機又はヘリコプターで利用される時に、入口グリッド１１０は、流線形であり、航空機の本体と共形であり、並びに必要な空気流レベルに対処するように成形することができる。
【００２１】
入口グリッド１１０の固有周波数は、入口グリッド１１０の寸法、形状、長さ、質量、及び材料に基づいて変わる場合がある。入口グリッド１１０に振動エネルギを誘導するために、システム１００は、１又は２以上の振動デバイス１２０を利用することができる。
【００２２】
振動デバイス１２０は、入口グリッド１１０に機械的振動を生成するように作動可能であるあらゆる適切なデバイスを表している。必要な振動力の大きさ及び周波数に基づいて、振動デバイス１２０は、均一なタイプの振動デバイス、又は異なるデバイスの組合せを含むことができる。例えば、一部の実施形態において、振動デバイス１２０は、高い周波数（例えば、２００〜２０００Ｈｚ）で作動する圧電振動子を含むことができる。一部の実施形態において、振動デバイス１２０は、より低い周波数（例えば、５０〜１０００Ｈｚ）で作動する電磁振動子を含むことができる。ある一定の実施形態において、振動デバイス１２０は、広い作動周波数範囲をもたらすために統合させることができる。
【００２３】
振動デバイス１２０のいくつかの特性及び作動パラメータは、入口グリッド１１０の誘導されるモード形のカバレージ面積を最適化するように制御することができる。これらのパラメータは、以下に限定されるものではないが、振動デバイス１２０によって誘導される固有周波数、入口グリッド１１０上の振動デバイス１２０の位置、振動デバイス１２０の励起方向、振動デバイス１２０によって発生される周波数の大きさ、及び印加される振動力の持続時間を含む。
【００２４】
一部の実施形態において、各入口グリッド１１０の設計は、モード形の特定の固有周波数及び分布を決定するために試験される。振動デバイス１２０を適正に調節して配置することにより、振動デバイス１２０の作動の数及び持続時間を低減することができる。作動パラメータを最適化すると、システム１００を作動するのに要求される電力消費が低減される。
【００２５】
一部の実施形態において、振動デバイス１２０ａは、入口グリッド１１０に１又は２以上の固有周波数を生成する。固有周波数を生成するように振動デバイス１２０ａを調節すると、入口グリッド１１０にモード形を発生させることができる。固有周波数によって発生されたモード形は、入口グリッド１１０に１又は２以上の波節及び波腹を含む。そして、振動デバイス１２０ａは、機械エネルギをモード形の波腹内に駆動し、入口グリッド１１０の振動移動を波腹で増大させることができる。波腹を適正に調節して入口グリッド１１０に位置付けることにより、誘導された振動エネルギは、入口グリッド１１０の有意な部分にわたって氷の蓄積を防止することができる。
【００２６】
例えば、振動デバイス１２０ａは、入口グリッド１１０にわたって分散された波腹を生成するように位置付けて、そのような周波数で作動させることができる。振動デバイス１２０ａは、次に、振動エネルギを波腹内に駆動することができる。波腹内に駆動された励起エネルギの大きさは、環境条件（例えば、気温、エンジン吸気要件）及び空気流のようないくつかの要素に基づいて制御することができる。波腹での振動力は、次に、入口グリッド１１０上での氷の蓄積を防止することができる。
【００２７】
一部の実施形態において、振動デバイス１２０は、異なる励起方向を有することができる。振動デバイス１２０の励起方向は、入口グリッド１１０において波腹の変位方向に影響を与える場合がある。振動デバイス１２０は、任意の適切な励起方向で振動するように傾斜させて、入口グリッド１１０内に駆動された振動エネルギを最適化することができる。
【００２８】
例えば、振動デバイス１２０ａは、横波を入口グリッド１１０に生成する第１の方向に振動することができ、一方、振動デバイス１２０ｂは、縦波を入口グリッド１１０に生成する第２の方向に振動することができる。また、複数の振動デバイス１２０は、入口グリッド１１０に対して異なる角度で振動することができる。例えば、振動デバイス１２０ａは、複数のモード形を入口グリッド１１０に励起するために３０°で傾斜させることができる。このようにして、単一振動デバイス１２０ａは、複数のモード形を入口グリッド１１０に発生させることができる。
【００２９】
一部の実施形態において、各振動デバイス１２０は、入口グリッド１１０の異なる固有周波数で作動して異なるモード形を誘導することができる。一部の実施形態において、１又は２以上の振動デバイス１２０は、第１の固有周波数で作動させることができ、一方、１又は２以上の追加の振動デバイス１２０は、異なる固有周波数で作動させることができる。選択された固有周波数によって生成されたモード形を重ね合わせ、及び／又は分散させて、入口グリッド１１０の最適カバレージをもたらすことができる。
【００３０】
本発明の開示の範囲から逸脱することなく修正、追加、又は省略をシステム１００に行うことができる。例えば、振動デバイス１２０は、システム１００の全体的な性能を改善するために、１又は２以上の他の防氷技術と組み合わせることができる。例えば、入口グリッド１１０は、疎水材料で製造することができ、又は水の蓄積に抵抗する疎水性コーティングで被覆することができる。
【００３１】
更に、システム１００は、航空機の一部として入口グリッド１１０を使用すると説明しているが、システム１００は、あらゆる適切な環境に適用することができる。例えば、システム１００は、凍りつくような天候における機器又は極地気候における換気システム（例えば、船舶及び石油プラットホーム）のような氷結条件を受ける他の吸気システムに使用することができる。別の例として、システム１００は、排気システム上に実装することができる。例えば、システム１００は、加熱、換気、及び空調（ＨＶＡＣ）システムの排気スクリーン上に実装することができる。氷の蓄積を排除及び防止するだけでなく、排気スクリーンを共振させると、排気スクリーンの外側からのデブリを防止及び除去することができる。従って、システム１００は、氷、デブリ、及び／又は他の閉塞物がスクリーン又はグリッド上に蓄積するのを防止するためにあらゆる適切な状況及び環境において実施することができる。
【００３２】
図２は、動的共振システム２００の例示的ブロック図２００を示している。システム２００は、コントローラ２１０、信号発生器２２０、及び振動システム２３０を含む。図示の実施形態において、コントローラ２１０は、信号発生器２２０を利用して振動信号２２２を振動システム２３０に送信する。
【００３３】
コントローラ２１０は、信号発生器２２０を利用して振動デバイス１２０によって発生された振動エネルギを調節するように作動可能なあらゆる適切なデバイスを表している。振動デバイス１２０は、次に、入口グリッド１１０の個別のモード周波数を励起し、調節された周波数で定常状態振動運動を生成することができる。振動運動は、氷の蓄積を妨げ、及び／又は入口グリッド１１０上のあらゆる既存の氷を分離し、その結果、遮られない空気流が維持される。
【００３４】
コントローラ２１０は、あらゆる適切な物理的形態を取ることができる。一例としてかつ制限ではなく、コントローラ２１０は、内蔵型コントローラ２１０、システムオンチップ（ＳＯＣ）、シングルボードコンピュータシステム（ＳＢＣ）（例えば、コンピュータオンモジュール（ＣＯＭ）又はシステムオンモジュール（ＳＯＭ）のような）、デスクトップコンピュータシステム、ラップトップ、又はノートコンピュータシステム、コンピュータシステムのメッシュ、サーバ、タブレットコンピュータシステム、又はこれらの２又は３以上の組合せとすることができる。必要に応じて、コントローラ２１０は、１又は２以上のコントローラ２１０を含むか、単体又は分散型であるか、複数の位置に及ぶか、複数の機器に及ぶか、又は１又は２以上のネットワークにおいて１又は２以上のクラウド構成要素を含むことができるクラウド内に常駐することができる。必要に応じて、１又は２以上のコントローラ２１０は、実質的な空間的又は時間的制限なしに、本明細書に説明又は図示する１又は２以上の方法の１又は２以上の段階を実行することができる。
【００３５】
図示の実施形態において、コントローラ２１０は、インタフェース２１２、プロセッサ２１４、及びメモリ２１６を含む。本発明の開示は、特定の配置における特定の数の特定の構成要素を有する特定のコントローラ２１０を説明かつ図示するが、本発明の開示は、あらゆる適切な配置におけるあらゆる適切な数のあらゆる適切な構成要素を有するあらゆる適切なコントローラを考えている。
【００３６】
特定の実施形態において、インタフェース２１２は、コントローラ２１０、信号発生器２２０、及び振動システム２３０間の通信（例えば、パケットベースの通信のような）に向けて１又は２以上のインタフェースをもたらすハードウエア、ソフトウエア、又はその両方を含む。一例としてかつ制限ではなく、インタフェース２１２は、イーサネット（登録商標）又は他の有線ネットワークと通信するネットワークインタフェースコントローラ（ＮＩＣ）又はネットワークアダプタ、又は無線ネットワークと通信する無線ＮＩＣ（ＷＮＩＣ）又は無線アダプタ（Ｗｉ−Ｆｉネットワークのような）を含むことができる。本発明の開示は、あらゆる適切なネットワーク、及びネットワークのためのあらゆる適切なインタフェース２１２を考えている。一例としてかつ制限ではなく、コントローラ２１０は、アドホックネットワーク、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、又はインターネットの１又は２以上の部分、又はこれらの２又は３以上の組合せと通信することができる。これらのネットワークの１又は２以上の部分は、有線又は無線とすることができる。一例として、コントローラ２１０は、無線ＰＡＮ（ＷＰＡＮ）（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）ＷＰＡＮのような）、Ｗｉ−Ｆｉネットワーク、ＷＩ−ＭＡＸネットワーク、セルラー電話ネットワーク（例えば、移動通信用グローバルシステム（ＧＳＭ（登録商標））ネットワークのような）、又は他の適切な無線ネットワーク、又はこれらの２又は３以上の組合せと通信することができる。コントローラ２１０は、必要に応じて、これらのネットワークのいずれに対しても、あらゆる適切なインタフェース２１２を含むことができる。インタフェース２１２は、必要に応じて、１又は２以上のインタフェース２１２を含むことができる。本発明の開示は、特定の通信インタフェースを説明かつ図示しているが、本発明の開示は、あらゆる適切なインタフェースを考えている。
【００３７】
特定の実施形態において、プロセッサ２１４は、コンピュータプログラムを構成するもののような命令を実行するためのハードウエアを含む。一例としてかつ制限ではなく、命令を実行するために、プロセッサ２１４は、命令を内部レジスタ、内部キャッシュ、及び／又はメモリ２１６から検索（あるいは、フェッチ）し、信号を復号かつ実行し、次に、１又は２以上の結果を内部レジスタ、内部キャッシュ、及び／又はメモリ２１６に書き込むことができる。特定の実施形態において、プロセッサ２１４は、データ、命令、又はアドレスのための１又は２以上の内部キャッシュを含むことができる。本発明の開示は、必要に応じて、あらゆる適切な数のあらゆる適切な内部キャッシュを含むプロセッサ２１４を考えている。本発明の開示は、必要に応じて、あらゆる適切な数のあらゆる適切な内部レジスタを含むプロセッサ２１４を考えている。必要に応じて、プロセッサ２１４は、１又は２以上の算術論理ユニット（ＡＬＵ）を含むか、マルチコアプロセッサであるか、又は１又は２以上のプロセッサ２１４を含むことができる。本発明の開示は、特定のプロセッサ２１４を説明かつ図示しているが、本発明の開示は、あらゆる適切なプロセッサ２１４を考えている。
【００３８】
特定の実施形態において、メモリ２１６は、プロセッサ２１４が実行する命令、又はプロセッサ２１４が演算するデータを格納する主メモリを含む。一例としてかつ制限ではなく、プロセッサ２１４は、命令をメモリ２１６から内部レジスタ又は内部キャッシュに取り込むことができる。命令を実行するために、プロセッサ２１４は、命令を内部レジスタ又は内部キャッシュから検索して復号することができる。命令の実行中又は後に、プロセッサ２１４は、１又は２以上の結果（中間又は最終結果とすることができる）を内部レジスタ又は内部キャッシュに書き込むことができる。プロセッサ２１４は、次に、それらの結果の１又は２以上をメモリ２１６に書き込むことができる。特定の実施形態において、プロセッサ２１４は、１又は２以上の内部レジスタ、又は内部キャッシュ、又はメモリ２１６内の命令のみを実行し、かつ１又は２以上の内部レジスタ、又は内部キャッシュ、又はメモリ２１６内のデータのみに対して演算する。１又は２以上のメモリバス（各々が、アドレスバス及びデータバスを含むことができる）は、プロセッサ２１４をメモリ２１６に結合することができる。
【００３９】
特定の実施形態において、１又は２以上のメモリ管理ユニット（ＭＭＵ）は、プロセッサ２１４とメモリ２１６の間に常駐し、かつプロセッサ２１４によって要求されたメモリ２１６へのアクセスを容易にする。特定の実施形態において、メモリ２１６は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含む。このＲＡＭは、必要に応じて、揮発性メモリとすることができる。必要に応じて、このＲＡＭは、動的ＲＡＭ（ＤＲＡＭ）又は静的ＲＡＭ（ＳＲＡＭ）とすることができる。更に、必要に応じて、このＲＡＭは、シングルポート又はマルチポートＲＡＭとすることができる。特定の実施形態において、メモリ２１６は、不揮発性半導体メモリである。特定の実施形態において、メモリ２１４は、読取専用メモリ（ＲＯＭ）を含む。必要に応じて、このＲＯＭは、マスクプログラムＲＯＭ、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、消去可能ＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、ＥＡＲＯＭ（ＥＡＲＯＭ）、又はフラッシュメモリ、又はこれらの２又は３以上の組合せとすることができる。本発明の開示は、あらゆる適切なＲＡＭを考えている。メモリ２１６は、必要に応じて、１又は２以上のメモリ２１６を含むことができる。本発明の開示は、特定のメモリを説明かつ図示しているが、本発明の開示は、あらゆる適切なメモリを考えている。
【００４０】
信号発生器２２０は、電子信号を生成するように作動可能なあらゆる適切なデバイスを表している。信号発生器２２０は、反復又は非反復信号を生成することができる。信号発生器２２０は、正弦波、鋸歯パターン、パルス信号、方形波、及び三角形波を含むがこれらに限定されないデジタル及び／又はアナログ波形を生成することができる。信号発生器２２０は、あらゆる適切な周波数範囲（例えば、１〜５０，０００Ｈｚ）内で作動させることができる。
【００４１】
コントローラ２１０は、信号発生器２２０を利用して振動信号２２２を振動デバイス１２０ａに送信することができる。一部の実施形態において、コントローラ２１０は、固有の振動信号２２２を１又は２以上の振動デバイス１２０の各々に送信する。振動デバイス１２０ａは、次に、振動信号２２２に従って振動することができる。
【００４２】
例えば、コントローラ２１０は、信号発生器２２０を利用して、振動信号２２２を使用して１００Ｈｚの正弦波を振動デバイス１２０ａに送信することができる。振動デバイス１２０ａは、振動信号２２２を受信して１００Ｈｚで振動する。一部の実施形態において、１００Ｈｚは、入口グリッド１１０の固有周波数であり、振動デバイス１２０ａの振動は、１００Ｈｚの固有周波数に対応するモード形を誘導する。固有周波数で入口グリッド１１０を共振させることにより、小さい入力の大きさが、氷の蓄積を防止する大きい振動応答をもたらすことができる。
【００４３】
振動システム２３０は、振動エネルギを入口グリッド１１０に駆動して測定する１又は２以上の振動デバイス１２０及び／又はセンサを含む。ある一定の実施形態において、システム２００は、加速度計、振動センサ、速度センサ、及び温度センサを含むがこれらに限定されないあらゆる数のセンサを含むことができる。センサを利用する実施形態において、センサは、コントローラ２１０が振動デバイス１２０の調節を動的に調節することを可能にするフィードバックをコントローラ２１０に供給することができる。一部の実施形態において、コントローラ２１０は、センサからのフィードバックを受信して振動デバイス１２０の周波数信号を調節する比例積分微分（ＰＩＤ）コントローラとして作動する。
【００４４】
ある一定の実施形態において、コントローラ２１０は、１又は２以上の共振周波数を入口グリッド１１０に生成するために振動デバイス１２０に複数の振動信号２２２を送信することができる。複数の共振周波数が各振動デバイス１２０の位置及び励起方向と組み合わされる時に、入口グリッド１１０の振動応答は、複数のモード形の同時重ね合わせを生成することができる。入口グリッド１１０の得られる多重周波数加速は、システム２００が入口グリッド１１０上の氷の蓄積を防止する機能を増大させることができる。
【００４５】
一部の実施形態において、コントローラ２１０は、入口グリッド１１０上への氷の蓄積を防止する受動システムとして作動する。コントローラ２１０は、入口グリッド１１０の予め決められた共振周波数のリストを格納することができる。図１に説明するように、これらの格納された周波数は、入口グリッド１１０の寸法、形状、重さ、及び材料に基づいて入口グリッド１１０に対して調節することができる。コントローラ２１０は、次に、入口グリッド１１０上の氷の蓄積を防止するために振動デバイス１２０に格納された共振周波数の１又は２以上を送信することができる。一部の実施形態において、コントローラ２１０は、一定期間にわたって格納された共振周波数のいくつかを送信する。例えば、コントローラ２１０は、第１の期間（例えば、３０秒、１分、５分）にわたって第１の格納された共振周波数で振動デバイス１２０ａを作動し、次に、第２の期間のための別の共振周波数に切り換わることができる。このようにして、コントローラ２１０は、単一振動デバイス１２０ａを使用して様々なモード形を入口グリッド１１０に誘導することができる。
【００４６】
一部の実施形態において、コントローラ２１０は、振動システム２３０の１又は２以上のセンサによって供給されたフィードバックを用いて能動コントローラとして作動する。能動システムとして作動すると、追加の技術的利点を得ることができる。例えば、入口グリッド１１０に氷が蓄積し始めた場合に、入口グリッド１１０の質量又は剛性が変わる場合がある。これは、機械的共振を入口グリッド１１０に引き起こす固有周波数に影響を与える場合がある。センサ（例えば、加速度計及び振動センサ）からのフィードバックを使用して、コントローラ２１０は、共振周波数が見出されるまで振動デバイス１２０の周波数を調節することができる。振動エネルギが入口グリッド１１０から蓄積した氷を除去する時に、コントローラ２１０は、機械的共振を入口グリッド１１０に維持するために振動デバイス１２０に送信された周波数を調節し続けることができる。
【００４７】
システム１００の電力消費を最小にするために、一部の実施形態において、コントローラ２１０は、入口グリッド１１０上の氷の蓄積に至る大気条件の存在を検出することに応答して振動信号２２２を振動デバイス１２０に送信する。例えば、コントローラ２１０は、空気が予め決められた温度範囲（例えば、−２０℃〜０℃）内にあると決定することに応答して、振動信号２２２を振動デバイス１２０に送信することができる。大気条件としては、航空機が雲の中を進んでいるか、降雨の中を飛んでいるか、又は特定の高度（例えば、３０，０００フィート）よりも上空を飛んでいるか否かを含むこともできる。一部の実施形態において、コントローラ２１０は、飛行計画又は気象報告に従って振動信号２２２を予め決められた時間に送信する。
【００４８】
コントローラ２１０は、あらゆる適切な期間にわたって振動信号２２２を送信することができる。例えば、コントローラ２１０は、設定された作動スケジュール（例えば、５分オン、１分オフ、５分オン）に従って振動信号２２２を振動デバイス１２０ａに送信することができる。一部の実施形態において、コントローラ２１０は、コントローラ２１０が、入口グリッド１１０上の氷の蓄積に至る可能性がある大気条件の存在を検出する間に、振動信号２２２を送信することができる。
【００４９】
コントローラ２１０のようなブロック図２００の構成要素は、インタフェース、ロジック、メモリ、及び他の適切な要素を含むことができる。インタフェースは、入力を受信し、出力を送り、入力及び／又は出力を処理し、かつ他の適切な作動を実行する。インタフェースは、ハードウエア及びソフトウエアを含むことができる。ロジックは、構成要素の作動を実行する。例えば、ロジックは、入力から出力を生成する命令を実行する。ロジックは、ハードウエア、ソフトウエア、及び他のロジックを含むことができる。ロジックは、コンピュータ可読媒体又はあらゆる他の適切な有形媒体のような１又は２以上の固定有形媒体に符号化することができ、かつコンピュータによって実行された時に作動を実行することができる。プロセッサのような特定のロジックは、構成要素の作動を管理することができる。プロセッサの例は、１又は２以上のコンピュータ、１又は２以上のマイクロプロセッサ、１又は２以上のアプリケーション、及び他のロジックを含む。本発明の範囲から逸脱することなく修正、追加、又は省略をシステム２００に行うことができる。例えば、一部の実施形態において、コントローラ２１０及び信号発生器２２０は、振動デバイス１２０に統合することができる。別の例として、振動デバイス１２０は、油圧駆動式デバイスとすることができる。
【００５０】
図３は、例示的動的共振方法３００を示す流れ図である。段階３１０で、コントローラ２１０は、入口グリッド１１０を通る空気の現在の大気条件を検出する。大気条件は、氷が入口グリッド１１０上に蓄積する場合がある可能性を示すあらゆる適切な条件とすることができる。大気条件は、以下に限定されるものではないが、温度読取値、降水量測定値、気象報告（例えば、雲タイプ及び形成）、及び高度を含むことができる。
【００５１】
段階３２０で、コントローラ２１０は、大気条件が入口グリッド１１０上の氷の蓄積に至る可能性があるか否かを決定する。イエスである場合に、シーケンスは、段階３３０に進み、ノーである場合に、シーケンスは、段階３１０に進んで大気条件検査を再開することができる。このようにして、コントローラ２１０は、振動デバイス１２０の作動を氷結条件に制限することにより、入口グリッド１１０上の氷の蓄積を防止するのに要求される電力を低減することができる。
【００５２】
段階３３０で、コントローラ２１０は、入口グリッド１１０に結合された少なくとも１つの振動デバイス１２０に振動信号２２２を送信する。コントローラ２１０は、信号発生器２２０を利用して、振動デバイス１２０に送信する特定の周波数を選択することができる。例えば、コントローラ２１０は、入口グリッド１１０に対して調節される予め決められた数の共振周波数を格納することができる。
【００５３】
段階３４０で、振動デバイス１２０は、振動信号２２２を受信して振動信号２２２に従った周波数で振動することができる。段階３５０で、コントローラ２１０は、１又は２以上のセンサを利用して、振動デバイス１２０の振動が固有周波数で共振するように入口グリッド１１０を誘導しているか否かを決定することができる。例えば、入口グリッド１１０は、振動信号２２２に従って振動する振動デバイス１２０に対する振幅応答を決定するために１又は２以上の加速度計又は振動センサを有することができる。入口グリッド１１０が固有周波数で共振していない場合に、シーケンスは、段階３６０に進むことができる。シーケンスが固有周波数で振動している場合に、シーケンスは、段階３７０に進むことができる。
【００５４】
段階３６０で、コントローラ２１０は、少なくとも１つの振動デバイス１２０に送信された振動信号２２２を修正することができる。少なくとも１つの振動デバイス１２０が振動する周波数を調節することにより、コントローラ２１０は、入口グリッド１１０の固有周波数を決定することができる。一部の実施形態において、入口グリッド１１０の固有周波数は、入口グリッド１１０の質量又は剛性を増大させる場合がある氷の蓄積に起因して変わる場合がある。コントローラ２１０は、入口グリッド１１０の固有周波数を決定するまで振動信号２２２を調節し続けることができる。
【００５５】
段階３７０で、振動デバイス１２０は、振動し続けて、１又は２以上のモード形を入口グリッド１１０に誘導するために入口グリッド１１０を固有周波数で共振させる。そして、モード形の振動エネルギは、入口グリッド１１０上の氷の蓄積を防止することができる。
【００５６】
コントローラ２１０は、振動信号２２２をあらゆる適切な期間にわたって振動デバイス１２０に送信し続けることができる。例えば、コントローラ２１０は、過冷却水を含有する雲に入る前に振動信号２２２を送信し、航空機が雲を出るまで作動し続けることができる。一部の実施形態において、入口グリッド１１０は、極地気候内の建屋上の換気システムの一部とすることができる。コントローラ２１０は、氷結性の降水がある間、振動信号２２２を送信することができる。
【００５７】
様々な実施形態は、上述の段階の一部、全てを実行するか、又は全く実行しない場合がある。例えば、ある一定の実施形態において、単一デバイスから方法３００の各段階を実行するために、コントローラ２１０及び振動デバイス１２０を組み合わせることができる。更に、ある一定の実施形態は、異なる順序で又は並行してこれらの段階を実行することができる。更に、１又は２以上の段階は、繰り返すことができる。システム１００のいずれの適切な構成要素も、方法の１又は２以上の段階を実行することができる。
【００５８】
本発明の開示の範囲は、当業者が理解すると考えられる本明細書に説明かつ図示する例に対する全ての変更、置換、変形、代替、及び修正を包含する。本発明の開示の範囲は、本明細書に説明又は図示する例示的実施形態に限定されない。更に、特定の構成要素、要素、機能、作動、又は段階を含むように本発明の開示が本明細書でそれぞれの実施形態を説明かつ図示するが、これらの実施形態のいずれも、当業者が理解すると考えられる本明細書のいずれかの箇所に説明又は図示する構成要素、要素、機能、作動、又は段階のあらゆる組合せ又は置換を含むことができる。
【００５９】
例えば、図１は、振動デバイス１２０ａ〜１２０ｎを示し、例示的実施形態を振動デバイス１２０ａを使用して示すが、他の振動デバイス１２０の１又は２以上は、構造及び機能が類似又は異なっているが、振動デバイス１２０ａを使用して説明するアクションを実行することができる。更に、振動デバイス１２０ａ〜１２０ｎの説明は、あらゆる数の構成要素（１〜ｎ）を表し、必ずしも４つの図示の振動デバイス１２０に限定されない。
【００６０】
更に、特定の機能を実行するように適応され、配置され、それが可能であり、そのように構成され、そのように有効にされ、そのように作動可能であり、又はそのように作動する装置又はシステム、又は装置又はシステムの構成要素への特許請求の範囲における言及は、それ又はその特定の機能が起動され、オンにされ、又はアンロックされるか否かに関わらず、その装置、システム、又は構成要素がそのように適応され、配置され、それが可能であり、そのように構成され、そのように有効にされ、そのように作動可能であり、又は作動する限り、その装置、システム、又は構成要素を包含する。
【００６１】
以下に本発明の実施態様を記載する。
（実施態様１）方法であって、コントローラにより、入口グリッド上の氷の蓄積に十分な大気条件を検出する段階であって、該入口グリッドが、該入口グリッドを通過する空気流の歪みを低減するように構成されている、前記検出する段階と、前記コントローラにより、前記入口グリッドに結合された第１の振動デバイスに第１の振動信号を送信し、前記入口グリッドに結合された第２の振動デバイスに第２の振動信号を送信する段階と、前記第１の振動信号に応答して前記第１の振動デバイスにより、前記入口グリッドを該入口グリッドの第１の固有周波数で共振させ、それによって該入口グリッドに第１のモード形を誘導する段階と、前記第２の振動信号に応答して前記第２の振動デバイスにより、前記入口グリッドを該入口グリッドの第２の固有周波数で共振させ、それによって該入口グリッドに第２のモード形を誘導する段階と、を含み、
前記第１のモード形及び前記第２のモード形は、前記入口グリッド上の１又は２以上の波腹で構造的に重なり、前記入口グリッド上の氷を粉砕及び防止する、ことを特徴とする方法。
（実施態様２）前記第１の振動デバイスは第１の励起方向を有し、前記第２の振動デバイスは第２の励起方向を有することを特徴とする実施態様１に記載の方法。
（実施態様３）前記第１の振動デバイス及び前記第２の振動デバイスは、圧電振動子及び油圧振動子を含む群から選択されたものであることを特徴とする実施態様１に記載の方法。
（実施態様４）前記第１の振動デバイス及び前記第２の振動デバイスは、電磁振動子を含むことを特徴とする実施態様１に記載の方法。
（実施態様５）前記コントローラは、氷蓄積に十分な前記大気条件がもはや存在しないと決定することに応答して前記第１の振動デバイス及び前記第２の振動デバイスに前記第１の振動信号及び前記第２の振動信号を送信する段階を停止することを特徴とする実施態様１に記載の方法。
（実施態様６）ロジックを含む非一時的コンピュータ可読ストレージ媒体であって、
前記ロジックがプロセッサによって実行されると、
入口グリッドを通る空気流の歪みを低減するように構成された前記入口グリッド上の氷の蓄積に十分な大気条件を検出し、
前記入口グリッドに結合された第１の振動デバイスに第１の振動信号を送信し、前記入口グリッドに結合された第２の振動デバイスに第２の振動信号を送信し、
前記第１の振動信号に応答して前記第１の振動デバイスにより、前記入口グリッドを前記入口グリッドの第１の固有周波数で共振させ、それによって該入口グリッドに第１のモード形を該入口グリッドに誘導し、
前記第２の振動信号に応答して前記第２の振動デバイスにより、前記入口グリッドを前記入口グリッドの第２の固有周波数で共振させ、それによって該入口グリッドに第２のモード形を該入口グリッドに誘導するように作動可能であり、
前記第１のモード形及び前記第２のモード形は、前記入口グリッド上の１又は２以上の波腹で構造的に重なり、前記入口グリッド上の氷を粉砕及び防止する、ことを特徴とする媒体。
（実施態様７）前記第１の振動デバイスは第１の励起方向を有し、前記第２の振動デバイスは第２の励起方向を有することを特徴とする実施態様６に記載の非一時的媒体。
（実施態様８）前記第１の振動デバイス及び前記第２の振動デバイスは、圧電振動子、油圧振動子、及び電磁振動子から構成された群から選択されることを特徴とする実施態様６に記載の非一時的媒体。
（実施態様９）前記ロジックは、前記ロジックがプロセッサによって実行されると、
氷の蓄積による前記入口グリッドの質量又は剛性の増大を検出し、
質量又は剛性の前記増大による固有周波数の変化を補償するように前記第１の振動デバイスに送信される前記第１の振動信号を修正する、ように更に作動可能である、ことを特徴とする実施態様６に記載の非一時的媒体。
【符号の説明】
【００６２】
１００  動的共振システム
１１０  入口グリッド
１２０  振動デバイス
【図１】
2020063042.tif 000003
【図２】
2020063042.tif 000004
【図３】
2020063042.tif 000005