ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ
ELECTRIC HEATING ELEMENT

Изобретение относится к области электричества, в частности к нагревательным элементам, и может быть использовано, например, в противообледенительных системах летательных аппаратов.
Известен электронагревательный элемент лопасти воздушного винта, выполненный из токопроводной пластины, вклеенной между лонжероном и накладкой лопасти, соединенной токопроводящим проводом противообледенительной системы (Авторское свидетельство СССР № 1363699 А1. Лопасть воздушного винта из композиционного материала. - МКИ6: B64C 27/46. 1996.09.20). Недостатком известного электронагревательного элемента лопасти является низкая эффективность нагрева аэродинамических поверхностей токопроводящими проводами, расположенными между лонжероном и накладкой противообледенительной системы в носке лопасти.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является электронагревательный элемент, состоящий из петельных рядов неэлектропроводной основной нити и петельных рядов расположенной между ними электропроводной нити трикотажного полотна. Несколько рядов неэлектропроводной основной нити могут чередоваться с одним или несколькими рядами из электропроводной нити, в котором между рядами из электропроводной нити в отдельных местах имеется соединение, перекрывающее ряды из неэлектропроводной нити. Такая трикотажная ткань, как нагревательный элемент, способна выдерживать чередующиеся растяжения, возникающие при работе воздушного винта со знакопеременными изгибами лопастей, исключить их разрушение и, соответственно, выход из эксплуатации лопасти в целом. (ЕПВ Патент № 010089 В1. Биаксиально электропроводящее трикотажное полотно. - МКИ6: D04B 1/16. 2008.06.30).
Недостатком известного технического решения является низкая нагревательная способность полотна, выполненного из тонких нитей, с одной стороны, и, с другой, - сложность плетения трикотажной ткани из толстой металлической проволоки, необходимой для противообледенительных систем летательных аппаратов, в частности для нагрева аэродинамических поверхностей лопастей воздушных винтов вертолетов.
Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности нагрева и увеличение ресурса работы нагревательных элементов, например, противообледенительной системы летательных аппаратов, за счет исключения чередующихся растяжений и сжатий нагревательных элементов при знакопеременных изгибах аэродинамических поверхностей в процессе эксплуатации летательных аппаратов.
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемого технического решения, является повышение эффективности нагрева и увеличение ресурса работы нагревательных элементов противообледенительных систем летательных аппаратов за счет повышения надежности.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном электронагревательном элементе, содержащем полотно, состоящее из перекрещивающихся рядов диэлектрических и электропроводящих нитей, в котором несколько рядов диэлектрической нити могут чередоваться с одним или несколькими рядами электропроводящей нити, согласно предложенному техническому решению
полотно выполнено тканым, в котором, по крайней мере, нити основы изготовлены из электропроводного материала с образованием волнистости в плоскости, перпендикулярной полотну, путем огибания одного или нескольких рядов уточной нити;
огибание электропроводящей нитью основы нескольких рядов уточной нити выполнено на нагреваемой стороне полотна;
уточные нити изготовлены из диэлектрического материала, например из стекловолокна;
уточные нити изготовлены из теплоизоляционного материала;
волнообразность электропроводящих нитей основы выполнена со смещением вдоль полотна относительно волнистости соседних рядов;
концы электропроводящих нитей основы соединены на концах полотна электропроводящей шиной;
электропроводящие нити основы закреплены уточными нитями на подложке из теплоизоляционной технической ткани;
электропроводящие нити основы сотканы воедино с подложкой, например, двойным плетением.
Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленного электронагревательного элемента, отсутствуют. Следовательно, заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна».
Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками из заявляемого технического решения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».
На фиг.1 представлен общий вид электронагревательного элемента в плане; на фиг.2 - фрагмент электронагревательного элемента в плане; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.2; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.2; на фиг.5 - электронагревательный элемент, сотканный на подложке из технической ткани, сечение В-В на фиг.1.
Электронагревательный элемент выполнен в виде тканого полотна с перекрещивающимися между собой нитями основы 1 и нитями утка 2, в котором, по крайней мере, нити основы 1 изготовлены из электропроводного материала, а нити утка 2 - из диэлектрического материала, например из стекловолокна (Фиг.1). Электропроводящие нити основы 1 на концах полотна соединены электропроводящей шиной 3. Нити основы 1 огибают один или нескольких рядов нитей утка 2 со смещением вдоль полотна нагревательного элемента относительно соседних рядов. (Фиг.2). Электропроводящие нити основы 1 образуют на нагреваемой стороне полотна волнистость 4, которая или уменьшается, или увеличивается при чередующихся упругих изгибах, например, лопасти вращающегося несущего винта, тем самым исключается растяжение электронагревательных нитей 1, что снижает вероятность их разрыва и повышает, соответственно, надежность работы электронагревательного элемента (Фиг.3). Нагревательные электропроводящие нити основы 1 закреплены в полотне уточными нитями 2 (Фиг.4). Электропроводящие нити основы 1 закреплены уточными нитями на подложке 5, изготовленной из теплоизоляционной технической ткани, или сотканы воедино с подложкой 5 двойным плетением (Фиг.5).
Нагревательный элемент работает следующим образом.
Электрический ток протекает от одной шины 3 по электропроводящим нитям основы 1 к другой шине 3, присоединенной к противоположному концу полотна нагревательного элемента, нагревая тем самым нити основы 1, преимущественно со стороны, на которой в большей мере выступает волнистость электропроводящих нитей 1, или со стороны, противоположной подложке 5, огибающие нити утка 2, которые, в свою очередь, нагревают аэродинамические поверхности летательного аппарата, подверженные обледенению. При чередующихся упругих изгибах, например, лопасти вращающегося несущего винта или крыла летательного аппарата, волнистость 3 или уменьшается, или увеличивается, что приводит к изгибам электропроводящих нитей основы 1, исключая растяжение нагревательных электропроводящих нитей, тем самым снижается вероятность их разрыва и повышается, соответственно, надежность работы нагревательного элемента.