САМОПОДДЕРЖИВАЮЩИЙСЯ ВНУТРЕННИЙ КОНСТРУКТИВНЫЙ БЛОК САЛОНА С ОБЪЕДИНЕННЫМИ С НИМ ЭЛЕМЕНТАМИ ОБОРУДОВАНИЯ САЛОНА
SELFSUPPORTING INTERNAL CABIN STRUCTURAL BLOCK WITH INTEGRATED CABIN EQUIPMENT COMPONENTS

Область изобретения
Настоящее изобретение имеет отношение к созданию конструктивного блока салона, предназначенного для прикрепления элементов оборудования салона для самолета, к созданию способа прикрепления элементов оборудования салона для самолета, к использованию конструктивного блока салона для прикрепления элементов оборудования салона, к созданию способа установки конструктивного блока салона и к самолету, который содержит конструктивный блок салона для прикрепления элементов оборудования салона.
Предпосылки к созданию изобретения
В используемых в настоящее время пассажирских самолетах элементы оборудования салона, такие как багажные отделения, части панелей или другие внутренние элементы оборудования салона, прикрепляют непосредственно к элементам конструкции самолета, таким как рамы, стрингеры или другие опорные элементы фюзеляжа самолета. За счет сильно изменяющихся механических напряжений, вызванных, например, созданием области повышенного давления внутри самолета, тепловыми деформациями или нагрузками от механики полета, конструкция самолета непрерывно подвергается деформациям. Таким образом, эти деформации конструкции самолета автоматически приводят к изменению положения элементов оборудования салона, так как они непосредственно прикреплены к конструкции самолета.
Для нейтрализации этих деформаций конструкции самолета и, следовательно, перемещения элементов оборудования салона предусматривают продольные и радиальные зазоры, имеющие достаточную ширину, между элементами оборудования салона. Эти зазоры, например, имеют ширину от 8 до 25.4 мм.
За счет указанных зазоров элементы оборудования салона в случае деформации конструкции самолета могут перемещаться друг относительно друга без заклинивания или повреждения элементов оборудования салона. Однако эти зазоры должны быть надлежащим образом герметизированы, чтобы исключить или свести к минимуму теплообмен между внутренним пространством салона и окружающей средой, или чтобы исключить или свести к минимуму проникновение шума в салон. Обычно радиальный зазор герметизируют с использованием так называющей заполняющей полосы, а остальные зазоры типично герметизируют с использованием силиконовых манжет.
По причине непрерывного перемещения элементов оборудования салона друг относительно друга указанные уплотнения необходимо постоянно контролировать и при необходимости заменять, чтобы поддерживать герметичность относительно шума и температуры.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание конструкции крепления для элементов оборудования салона.
Эта задача может быть решена за счет конструктивного блока салона, предназначенного для прикрепления элементов оборудования салона, а также за счет способа прикрепления элементов оборудования салона для самолета и за счет использования конструктивного блока салона для прикрепления элементов оборудования салона в самолете, за счет способа установки конструктивного блока салона и за счет самолета, имеющего конструктивный блок салона для прикрепления элементов оборудования салона, с характеристиками в соответствии с настоящим изобретением.
В соответствии с этим изобретением предлагается конструктивный блок салона для прикрепления элементов оборудования салона для самолета. Конструктивный блок салона выполнен с возможностью крепления элементов оборудования салона.
Конструктивный блок салона выполнен с возможностью самоподдержки. Более того, конструктивный блок салона выполнен с возможностью крепления к конструкции самолета.
В соответствии с еще одним аспектом изобретения предлагается система салона для прикрепления элементов оборудования салона. Система салона содержит первый конструктивный блок салона, описанный здесь выше, и второй конструктивный блок салона, описанный здесь выше, а также компенсирующий элемент. Компенсирующий элемент установлен между первым конструктивным блоком салона и вторым конструктивным блоком салона так, что допустимые отклонения могут быть скомпенсированы. Компенсирующий элемент также может содержат секции дверного проема или кухни, чтобы компенсировать перемещения между различными конструктивными блоками салона.
В соответствии с еще одним аспектом изобретения предлагается способ крепления элементов оборудования салона для самолета. Элемент оборудования салона прикрепляют к конструктивному блоку салона. Конструктивный блок салона прикрепляют к конструкции самолета, причем конструктивный блок салона выполнен с возможностью самоподдержки.
Конструктивный блок салона, предназначенный для прикрепления элементов оборудования салона в соответствии с приведенными здесь выше примерными вариантами, используют в самолете.
Термин "самоподдерживающийся" применительно к компоненту и/или к элементу конструкции означает, что такой блок может выполнять свои функции даже при отсутствии дополнительных несущих элементов. Для этого "самоподдерживающийся" элемент конструкции выполнен так, что все нагрузки (напряжения), которые возникают при работе, поглощаются элементом конструкции.
Другими словами, самоподдерживающийся элемент конструкции может поглощать усилия и моменты без использования для его поддержки других внешних конструкций. Таким образом, статически устойчивую, свободно стоящую конструкцию можно считать "самоподдерживающейся конструкцией".
Таким образом, самоподдерживающийся конструктивный блок салона может иметь элементы оборудования салона с независимой самоподдержкой, причем этот блок не зависит от опорных функций конструкции самолета. Следовательно, стойки и элементы армирования между конструктивным блоком салона и конструкцией самолета могут быть исключены. По причине малого числа точек контакта конструктивного блока салона с конструкцией самолета, деформации фюзеляжа самолета и/или конструкции самолета практически не передаются к конструктивному блоку салона, так что перемещение элементов оборудования салона друг относительно друга снижается.
Таким образом, конструктивный блок салона представляет собой статически независимый блок, соединенный с конструкцией самолета без средств конструктивного усиления (армирования). Конструктивный блок салона соединен с конструкцией самолета только так, чтобы не иметь перемещения относительно нее. Все другие моменты, напряжения или деформации практически не передаются от конструкции самолета в самоподдерживающийся конструктивный блок салона. Таким образом, конструктивный блок салона не зависит от деформации конструкции самолета. Конструкцию крепления конструктивного блока салона можно считать аналогичной палатке, в которой внутреннее полотно и внешнее полотно не зависят друг от друга, причем внутреннее полотно закреплено только так, чтобы не скользить относительно внешнего полотна. Движение внешнего полотна практически не влияет на внутреннее полотно.
Таким образом, воздействия ветра, температуры или другие перемещения конструкции самолета демпфируются и передаются к конструктивному блоку салона только через крепежные средства между конструктивным блоком салона и конструкцией самолета, так что деформация конструктивного блока салона и, следовательно, элементы оборудования салона практически исключается. Таким образом, конструктивный блок салона образует объединенный самоподдерживающийся и/или свободно стоящий статический составной блок с элементами оборудования салона, без или практически без поглощения моментов деформации внешней конструкции самолета.
Таким образом, необходимые компенсирующие зазоры, которые используют в соответствии с известным уровнем техники, в предлагаемой конструкции могут иметь намного меньшую ширину, так как между элементами оборудования салона может быть незначительное относительное перемещение, если оно вообще есть. Следовательно, больше нет необходимости в широких зазорах для компенсации допустимых отклонений. Поэтому элементы оборудования салона могут быть расположены так, что между ними остаются только небольшие разделительные зазоры. Эти разделительные зазоры могут быть выполнены как стыки, например, заполненные силиконовым герметизирующим компаундом. За счет снижения ширины зазоров между элементами оборудования салона может быть обеспечен более высокий уровень комфорта и меньший уровень шума. Кроме того, может быть снижено число манжетных уплотнений. За счет снижения ширины зазоров меньший уровень шума проникает в салон. Так как известные уплотнения для широких зазоров, такие как манжетные уплотнения, страдают от усталости материала, причем в полете они часто испытывают удары от багажа, то эти уплотнения приходится часто заменять. Кроме того, часто приходится дополнительно обрабатывать адгезивные поверхности этих уплотнений. За счет прилипания этих уплотнений к элементам оборудования салона их замена становится затруднительной. Таким образом, в случае изменения компоновки салона, эти уплотнения приходится обычно полностью заменять. Поэтому, за счет снижения ширины зазоров и, следовательно, уменьшения размера уплотнений можно снизить эксплуатационные расходы и обеспечить лучшую ремонтную технологичность. Кроме того, дефектные уплотнения часто приводят к жалобам заказчика, которые таким образом также можно исключить.
Термин «конструкция самолета» можно понимать как все опорные конструкции самолета, такие как стрингеры, рамы, поперечные балки, балки силового набора пола или другие опорные элементы фюзеляжа самолета.
Термин «компенсирующий элемент» можно понимать как зазор, а также как демпфирующие элементы, которые могут компенсировать любое движение первого конструктивного блока салона и второго конструктивного блока друг относительно друга. Под допустимыми отклонениями понимают, например, допустимое отклонение при движении, допуски на размер или допуски на деформацию, которые вызваны, например, за счет изменений температуры.
В соответствии с еще одним примерным вариантом конструктивный блок салона содержит свободную опору. Конструктивный блок салона может быть прикреплен к конструкции самолета с использованием свободной опоры так, что конструктивный блок салона может перемещаться вдоль продольного направления самолета. Термин «свободная опора» следует понимать как опору, которая имеет по меньшей мере одну степень свободы поступательного перемещения, то есть позволяет движения в одном направлении.
Термин «продольное направление самолета» следует понимать как направление вдоль фюзеляжа. В авиатехнике применяют привязанную к самолету систему координат, в которой ось x идет вдоль продольного направления самолета, то есть вдоль длины фюзеляжа самолета. Поперечное направление, ортогональное к направлению x, называют осью y. Вертикальное направление, ортогональное к осям x и y, называют осью z.
При креплении конструктивного блока салона к конструкции самолета с использованием свободной опоры конструктивный блок салона может иметь возможность движения и/или перемещения относительно конструкции самолета. Таким образом, конструктивный блок салона, содержащий прикрепленные к нему элементы оборудования салона, может иметь возможность перемещения вдоль продольного направления самолета, то есть вдоль оси х. За счет наличия свободной опоры, никакие силы деформации конструкции самолета не передаются к конструктивному блоку салона. Кроме того, компоновка салона может быть гибко изменена с использованием конструктивного блока салона, так как элементы оборудования салона, такие как целые ряды кресел, имеющие объединенные с ними багажные отделения, могут быть прикреплены к конструктивному блоку салона и, следовательно, могут быть перемещены легко и быстро в виде единого целого. Для этого не требуются большие объемы работ по переоборудованию, так что время и стоимость переоборудования, необходимого для изменения компоновки салона, могут быть снижены.
В соответствии с еще одним примерным вариантом, конструктивный блок салона содержит неподвижную опору. Конструктивный блок салона может быть прикреплен к конструкции самолета с использованием неподвижной опоры таким образом, что усилия могут передаваться вдоль продольной оси самолета.
Термин «неподвижная опора» следует понимать как опору, которая стопорит конструктивный блок салона относительно всех трех степеней свободы поступательного перемещения. Моменты, такие как моменты изгиба, крутящие моменты или другие моменты, которые создаются за счет конструкции самолета, не могут быть переданы с использованием неподвижной опоры, однако, тем не менее, деформации конструктивного блока салона не происходят. Усилия в неподвижных опорах передаются, например, точечно. Конструктивные блоки салона могут быть частично развязаны, так что деформации конструктивных блоков салона, возникающие в результате деформации фюзеляжа, могут быть снижены.
За счет использования неподвижной опоры конструктивный блок салона может быть блокирован от перемещений относительно конструкции самолета, без передачи моментов деформации от конструкции самолета к конструктивному блоку салона. Следовательно, несмотря на деформацию конструкции самолета, конструктивный блок салона остается стабильным по размерам, то есть энергия деформации и/или моменты деформации передаются соответственно только в самой малой степени. Таким образом, конструктивный блок салона может быть прикреплен к конструкции самолета относительно продольного направления самолета, без передачи к конструктивному блоку салона сил, вызванных внешними влияющими факторами, такими как изменения температуры или перемещения конструкции. Следовательно, размер и/или ширина компенсирующих зазоров, расположенных между элементами оборудования салона, чтобы демпфировать относительные движения, может быть снижена.
В соответствии с еще одним примерным вариантом конструктивный блок салона содержит амортизирующий (демпфирующий) элемент. Конструктивный блок салона может быть прикреплен к конструкции самолета с использованием амортизирующего элемента так, что колебания конструкции самолета могут быть демпфированы. Колебания конструкции самолета возникают, например, за счет работы двигателя самолета или за счет собственных колебаний компонентов конструкции. Колебания между точками соединения самоподдерживающегося конструктивного блока салона с конструкцией самолета могут быть снижены за счет использования амортизирующих элементов, в результате чего влияние колебаний на элементы оборудования салона также может быть снижено. Амортизирующими элементами могут быть, например, жесткий каучук, так называемые антивибраторы или пружинные амортизаторы.
В соответствии с еще одним примерным вариантом конструктивный блок салона содержит множеств опорных рам и продольные ребра придания жесткости, причем продольные ребра придания жесткости установлены между всеми из множества опорных рам. Продольное ребро придания жесткости служит для передачи силы вдоль продольной оси самолета или вдоль оси х. Другими словами, продольное ребро придания жесткости введено между каждыми двумя соседними опорными рамами, для передачи сил вдоль продольной оси самолета. Следовательно, может быть создана статическая, стабильная составная конструкция, содержащая опорные рамы и продольные ребра придания жесткости, в которой требования к материалам снижены. С использованием этой легкой конструкции может быть создан статический, стабильный и самоподдерживающийся конструктивный блок салона, к которому могут быть прикреплены различные элементы оборудования салона. Продольное ребро придания жесткости может быть образовано, например, при помощи разреза или вентиляционного канала.
В соответствии с еще одним примерным вариантом конструктивный блок салона также содержит крепежное средство, причем элементы оборудования салона прикрепляют, с возможностью отсоединения, к конструктивному блоку салона, с использованием крепежного средства. Крепежными средствами могут быть различные крепежные средства быстрого разъединения, винтовые соединения или другие отсоединяемые крепежные средства, позволяющие прикреплять элемент оборудования салона к конструктивному блоку салона. Более того, в качестве крепежных средств также могут быть использованы вставные системы, которые позволяют быстро соединять элементы оборудования салона с конструктивным блоком салона. Следовательно, элементы оборудования салона, такие как багажное отделение или кресло, могут быть удалены из конструктивного блока салона с использованием всего нескольких манипуляций и заменены другими элементами оборудования салона. Например, если кресло имеет дефект, оно может быть быстро заменено исправным креслом, что не требует много времени и поэтому снижает расходы по эксплуатации.
В соответствии с еще одним примерным вариантом элемент оборудования салона может быть выполнен в виде единого целого с конструктивным блоком салона. Таким образом, например, багажное отделение может быть изготовлено вместе с опорной рамой и установлено в салоне. Следовательно, объединенные блоки могут быть установлены быстрее в конструкции самолета и, кроме того, могут быть изготовлены с меньшими затратами материала. Если элемент оборудования салона выполнен в виде единого целого с конструктивным блоком салона, то есть как его деталь, то крепежные средства или допустимые отклонения могут быть исключены.
В соответствии с еще одним примерным вариантом элемент оборудования салона устанавливают на конструктивный блок салона так, что может передаваться поток силы. Таким образом, сам элемент оборудования салона может усиливать статический составной конструктивный блок салона. Элемент оборудования салона соединен с конструктивным блоком салона таким образом, что силы могут передаваться по всем направлениям перемещения.
Таким образом, дополнительные элементы армирования, которые должны способствовать самоподдержке конструктивного блока салона, могут стать ненужными и/или могут быть сокращены. Следовательно, могут быть достигнуты экономия материала и снижение затрат.
В соответствии с еще одним примерным вариантом конструктивный блок салона содержит наружную поверхность придания жесткости. Таким образом, конструктивный блок салона может быть изготовлен в виде оболочки, которая содержит, например, композиционный волокнистый материал. Следовательно, статический составной конструктивный блок салона может иметь, например, полукруглую форму вдоль продольной оси самолета, которая может поглощать все усилия, воздействующие на элементы оборудования салона. Наружные поверхности придания жесткости одновременно могут быть панелями отделки салона, так что дополнительные элементы отделки не требуются. Например, конструкция типа "сандвич", которая содержит сердечник, такая как сотовая конструкция, имеющая слои препрега, может быть использована как конструкционный материал для наружных поверхностей придания жесткости. За счет использования таких наружных поверхностей придания жесткости можно экономить вес и расходы.
В соответствии с еще одним примерным вариантом опорные рамы множества опорных рам содержат множество опорных элементов, причем множество опорных элементов выполнены с возможностью крепления друг к другу с возможностью отсоединения. Опорные рамы могут быть изготовлены модульными с использованием отсоединяемых крепежных средств, таких как винтовые соединения, причем их размеры могут быть изменены. Это может создавать преимущества при установке опорных рам, так как становится возможным приспособление к различным диаметрам фюзеляжа. Множество стандартных деталей могут быть использованы точно в соответствии с их технологиями производства, причем их полные размеры могут быть подстроены с использованием индивидуально изготовленных деталей различных размеров. За счет этого могут быть снижены издержки производства и затраты на установку.
В соответствии с еще одним примерным вариантом множество опорных элементов выполнены с возможностью крепления друг к другу с использованием вставного (штекерного, вдвижного) соединения. Конструкция салона может быть собрана быстро с использованием вставного соединения, без использования крепежных средств.
В соответствии с еще одним примерным вариантом конструкция самолета содержит силовой набор пола, причем конструктивный блок салона выполнен с возможностью крепления к силовому набору пола. Силовой набор пола самолета идет поперечно в горизонтальном направлении относительно продольной оси самолета. Соответственно, меньшие внешние силы, которые обычно воздействуют на обшивку самолета, будут приложены к силовому набору пола и/или к поперечным балкам конструкции самолета. Таким образом, можно пренебречь внешними влияниями, которые вызваны ветром или температурами окружающей среды. Таким образом, силовой набор пола имеет меньшую деформацию, чем обшивка самолета и/или стрингеры и элементы каркаса обшивки самолета. Следовательно, деформация стороны крепления конструктивного блока салона может быть снижена и/или демпфирована.
В соответствии с еще одним примерным вариантом элемент оборудования салона выбран из группы, в которую входят туалетные блоки, кухонные блоки, кресла, элементы отделки, элементы лестниц, багажные отделения, блоки снабжения воздухом, оконные панели и блоки лифта. Однако этот примерный список не следует считать ограничительным. В принципе, любые элементы оборудования, которые находятся в салоне самолета, можно считать элементами оборудования салона, которые выполнены с возможностью крепления к конструктивному блоку салона.
В соответствии с еще одним примерным вариантом конструктивный блок салона содержит конструктивные сегменты салона, причем конструктивные сегменты салона соединен друг с другом на петлях, чтобы их можно было сложить.
Каждый конструктивный блок салона может быть подразделен на множество конструктивных сегментов салона. Конструктивные сегменты салона могут содержать продольные ребра придания жесткости, наружные поверхности придания жесткости, воздуховоды или любые другие сегменты, которые придают статические свойства конструктивным блокам салона. Совокупность конструктивных сегментов салона позволяет образовать конструктивный блок салона, например, в направлении вдоль окружности.
За счет соединения на петлях с конструктивным блоком салона соответствующих конструктивных сегментов объем всего блока может быть уменьшен, за счет чего упрощается установка блока. Конструктивный блок салона может быть сложен и перенесен в положение установки, а затем развернут в рабочее расположение. Можно также произвести предварительную сборку конструктивного блока салона вместе с его элементами оборудования салона вне фюзеляжа самолета и затем ввести предварительно собранный и сложенный конструктивный блок салона в фюзеляж самолета, в положение установки. Предварительно собранный и сложенный конструктивный блок салона может быть введен через небольшие отверстия, такие как двери самолета, что позволяет также легче изменять компоновку салона после сборки фюзеляжа. Кроме того, если конструктивный блок салона предварительно собран вне самолета, меньше сборщиков могут работать одновременно внутри фюзеляжа самолета, так что сборщики будут меньше мешать друг другу за счет недостатка рабочего пространства в фюзеляже. Следовательно, процесс сборки конструктивного блока салона и процесс сборки всего самолета может быть ускорен и упрощен. В соответствии с еще одним примерным вариантом конструктивный блок салона дополнительно содержит элементы сопряжения. Элементы сопряжения позволяют соединять элементы оборудования салона с конструкцией самолета или с силовым набором пола. Для соединения элементов оборудования салона с конструкцией самолета могут быть предусмотрены различные, например, стандартизованные элементы сопряжения, позволяющие облегчить и ускорить процедуру сборки. Если элемент оборудования салона представляет собой, например, окно, то окно необходимо ввести в оконный проем в конструкции самолета. При этом следует предусмотреть элемент сопряжения, позволяющий герметизировать внутреннее пространство самолета от наружной среды низкого давления. Элементы сопряжения могут иметь простые вставные (вдвижные) соединения и соединения с защелкиванием, содержащие элементы уплотнения окон и т.п. Элементы сопряжения также могут иметь компенсационные свойства, позволяющие компенсировать относительные движения между конструктивным блоком салона и конструкцией фюзеляжа, например, за счет различных уровней температуры или давления. Элементы сопряжения также могут быть выбраны из группы, в которую входят электрические соединители, соединители воздуховодов или соединители линий передачи данных.
В соответствии с еще одним примерным вариантом конструктивный блок салона приспособлен для поддержки конструкции самолета. Как уже было указано здесь выше, конструктивный блок салона является самоподдерживающимся, так что конструктивный блок салона может поддерживать свой собственный вес. Кроме того, конструктивный блок салона может быть приспособлен к поглощению сил и изгибающих моментов, например, от конструкции фюзеляжа. Следовательно, конструкция самолета может быть сделана более легкой, так что полный вес самолета может быть снижен. Таким образом, конструктивный блок салона может обладать статическими свойствами, чтобы поддерживать конструкцию самолета.
В соответствии с еще одним примерным вариантом способа в первой операции прикрепляют элемент оборудования салона к конструктивному блоку салона, а в последующей второй операции конструктивный блок салона, содержащий элемент оборудования салона, прикрепляют к конструкции самолета. Таким образом, существует возможность предварительной установки элементов оборудования салона на (в) конструктивный блок салона, так что процесс изготовления самолета может быть улучшен. Следовательно, например, монтаж самолета может быть осуществлен одновременно с монтажом салона, а не как обычно, когда сначала производят монтаж самолета, а после этого производят монтаж салона. Это позволяет уменьшить время изготовления и, следовательно, снизить издержки производства. Таким образом, конструктивный блок салона предварительно собирают вместе со всеми элементами оборудования салона, целиком или только частично, и затем вводят в фюзеляж самолета. Секции фюзеляжа самолета остаются открытыми во время монтажа конструкции салона и их закрывают с использованием хвоста самолета или носовой части самолета после завершения монтажа салона.
В соответствии с еще одним примерным вариантом предлагается способ установки конструктивного блока салона для самолета, такого как описанный здесь выше. Конструктивный блок салона предварительно собирают снаружи от конструкции самолета. Предварительно собранный конструктивный блок салона вводят внутрь через отверстие конструкции самолета. Затем предварительно собранный конструктивный блок салона устанавливают в заданном месте в конструкции самолета. После этого предварительно собранный конструктивный блок салона закрепляют в заданном местоположении в конструкции самолета.
При осуществлении способа установки можно произвести предварительную сборку конструктивного блока салона вне самолета, так что операции сборки самолета могут быть разделены и выполнены одновременно. Так, например изоляция конструкции самолета может быть установлена одновременно со сборкой конструктивного блока салона вне самолета. В следующей операции весь конструктивный блок салона может быть введен в открытые секции фюзеляжа и затем установлен в заданном месте в конструкции самолета. При этом логистическая сложность может быть снижена, потому что все детали оборудования, такие как элементы оборудования салона, могут быть приготовлены и собраны снаружи от фюзеляжа самолета. Кроме того, может быть уменьшено число сборщиков, работающих одновременно в фюзеляже, так как сборщики конструктивного блока салона могут собирать салон вне фюзеляжа самолета. При этом процедуры сборки становятся более экономичными и эргономичными, так как имеется больше пространства для сборщиков. Таким образом, процедуры сборки фюзеляжа, салона и всего самолета могут быть облегчены и выполнены быстрее.
В соответствии с еще одним примерным вариантом способа предварительно собранный конструктивный блок салона может быть выполнен складным. При этом предварительно собранный конструктивный блок салона складывают перед вводом предварительно собранного конструктивного блока салона через отверстие в конструкции самолета. В заданном месте в конструкции самолета предварительно собранный конструктивный блок салона развертывают (раскладывают).
За счет складывания конструктивного блока салона, а именно предварительно собранного конструктивного блока салона, меньшие отверстия могут быть предусмотрены в фюзеляже самолета для ввода конструктивного блока салона в фюзеляж и его продвижения к заданным точкам крепления. В фюзеляже самолета конструктивный блок салона может быть развернут и закреплен в заданном местоположении. Таким образом, небольшие отверстия, такие как двери, позволяют пропускать сложенный предварительно собранный конструктивный блок салона в фюзеляж. Таким образом, после того как был полностью собран самолет и, соответственно, закончен (образован) фюзеляж, конструктивные блоки салона также могут быть собраны с возможностью замены. Если, например, авиакомпании предпочитают иметь гибкие компоновки салона, то изменения в компоновке салона могут быть осуществлены очень быстро, за счет складывания конструктивного блока салона, выноса его из фюзеляжа самолета через дверь и установки другого, отличающегося от прежнего, конструктивного блока салона.
В соответствии с еще одним примерным вариантом способа элемент оборудования салона устанавливают в предварительно собранный конструктивный блок салона вне конструкции самолета. Таким образом, элементы оборудования салона могут быть прикреплены к конструктивному блоку салона одновременно со сборкой конструкции самолета. За счет этого может быть снижено полное время изготовления.
В соответствии с еще одним примерным вариантом способа отверстия в конструкции самолета выбраны из группы, в которую входят двери фюзеляжа, отверстия в сегментах фюзеляжа и двери грузового отсека.
В соответствии с еще одним примерным вариантом способа конструктивный блок салона содержит конструктивные сегменты салона, причем конструктивные сегменты салона соединены на петлях, чтобы быть складными. Конструктивный блок салона также может быть разделен на конструктивные сегменты салона, соединенные на петлях, чтобы создать несколько возможностей складывания конструктивного блока салона. Следовательно, может быть получен очень малый объем сложенного и предварительно собранного конструктивного блока салона, так что даже небольшие отверстия в конструкции фюзеляжа могут быть использованы для ввода такого конструктивного блока салона к заданному месту сборки в фюзеляже.
Примерные варианты конструктивного блока салона также связаны с системой салона способом использования самолета и способом установки конструктивного блока салона, и наоборот.
Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания примерных вариантов, приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых аналогичные детали имеют одинаковые позиционные обозначения. Следует иметь в виду, что чертежи являются схематичными и приведены не в реальном масштабе.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 схематично показана конфигурация элементов оборудования салона в соответствии с известным уровнем техники.
На фиг.2 схематично показана конфигурация уплотнения между элементами оборудования салона в соответствии с известным уровнем техники.
На фиг.3 схематично показан примерный вариант настоящего изобретения, в котором элементы оборудования салона прикреплены к конструктивному блоку салона.
На фиг.4 показано пространственное изображение примерного варианта конструктивного блока салона в фюзеляже самолета.
На фиг.5 показано с увеличением пространственное изображение части конструктивного блока салона в соответствии с примерным вариантом настоящего изобретения.
На фиг.6 схематично показана система соединения конструктивного блока салона в соответствии с примерным вариантом.
На фиг.7 схематично показан конструктивный блок салона в соответствии с примерным вариантом настоящего изобретения, имеющий различные опоры.
На фиг.8 схематично показан фюзеляж самолета, имеющий множество первых и вторых конструктивных блоков салона в соответствии с примерным вариантом.
На фиг.9-12 показаны примерные варианты складных конструктивных блоков салона в соответствии с примерными вариантами настоящего изобретения.
На фиг.13-15 схематично показаны операции способа установки конструктивного блока салона в соответствии с примерным вариантом настоящего изобретения.
На фиг.16 и 17 схематично показаны операции способа установки конструктивного блока салона, состоящего из нескольких конструктивных сегментов салона в соответствии с примерным вариантом.
На фиг.18 схематично показан конструктивный блок салона, который содержит несколько элементов оборудования салона в соответствии с примерным вариантом.
На фиг.19 схематично показаны первый и второй конструктивные блоки салона, образующие фюзеляж салон в соответствии с примерным вариантом.
На фиг.20 схематично показан фюзеляж самолета, который содержит первый и второй конструктивные блоки салона, объединенные с использованием компенсирующих элементов в соответствии с примерным вариантом.
На фиг.21 схематично показан элемент сопряжения, соединяющий элементы оборудования салона и конструкцию самолета в соответствии с примерным вариантом.
Подробное описание изобретения
На фиг.3 показан примерный вариант настоящего изобретения, в котором конструктивный блок 1 салона, имеющий элементы 2 оборудования салона, установлен в конструкции 5 самолета. Конструктивный блок 1 салона служит для прикрепления элементов 2 оборудования салона для самолета. Конструктивный блок 1 салона приспособлен для прикрепления элементов 2 оборудования салона. Конструктивный блок 1 салона выполнен с возможностью самоподдержки и крепления к конструкции 5, 6 самолета. Конструктивный блок салона 1 может быть прикреплен с использованием свободной (loose, свободноскользящий) опоры 3 или неподвижной опоры 4 к конструкции 5 самолета или к силовому набору 6 пола самолета. Так как конструктивный блок 1 салона выполнен с возможностью самоподдержки, не требуются дополнительные анкерные средства или крепежные средства для его крепления к конструкции 5 самолета или к силовому набору 6 пола.
Так как конструктивный блок 1 салона выполнен с возможностью самоподдержки и/или выполнен как свободно стоящий блок, этот конструктивный блок 1 салона может быть изготовлен вне конструкции 5 самолета и снабжен, например, элементами 2 оборудования салона. Затем конструктивный блок 1 салона может быть установлен целиком в конструкции 5 самолета. За счет этого могут быть осуществлены параллельные последовательности изготовления, а именно, с одной стороны, изготовление фюзеляжа самолета, и, с другой стороны, одновременное изготовление конструктивного блока 1 салона, так что издержки производства могут быть снижены.
На фиг.1 показан примерный вариант конфигурации элементов 2 оборудования салона в соответствии с известным уровнем техники. Элементы 2 оборудования салона прикрепляют индивидуально к конструкции 5 самолета. За счет деформаций конструкции 5 самолета, например, в результате внешних влияний, таких как колебания температуры или механические напряжения в полете, образуется радиальный зазор 13 или продольный зазор 14 между элементами 2 оборудования салона. Только таким образом могут быть скомпенсированы движения элементов 2 оборудования салона друг относительно друга. Однако радиальные зазоры 13 и продольные зазоры 14 могут демпфировать или изолировать шумы или температуру только относительно слабо и не в полной мере (не совсем). Следовательно, шумы и температура окружающей среды будут проникать внутрь салона через зазоры 13, 14, что может снижать уровень комфорта в салоне.
На фиг.2 показана конфигурация уплотнения радиальных зазоров 13 и продольных зазоров 14 в соответствии с известным уровнем техники. Уплотнение, такое как манжетное уплотнение 15, установлено между элементы оборудования салона 2, чтобы исключить проникновение температур или шума. Однако такие манжетные уплотнения требуют ухода, и поэтому необходимо постоянно проверять их герметичность и осуществлять техническое обслуживание, что связано с высокими эксплуатационными расходами, а замена уплотнений связана с высокой стоимостью материала. Кроме того, при замене элементов 2 салона дополнительно необходимо менять манжетные уплотнения 15, что приводит к дополнительным расходам.
На фиг.4 показано пространственное изображение другого примерного варианта конструктивного блока 1 салона. Различные элементы 2 оборудования салона могут быть установлены независимо от конструкции 5 самолета в конструктивном блоке 1 салона. Элементами 2 оборудования салона могут быть багажные (шляпные) полки, панели или кресла. Конструктивный блок 1 салона может иметь множество опорных рам 11 и/или наружных поверхностей 9 придания жесткости. Конструктивный блок 1 салона, который содержит наружные поверхности 9 придания жесткости (армирующие наружные поверхности) и/или опорные рамы 11, выполнен с возможностью самоподдержки, так что не требуются никакие опорные соединения между конструкцией 5 самолета и конструктивным блоком 1 салона. Конструктивный блок 1 салона может быть установлен, например, с использованием свободной опоры 3 или неподвижной опоры 4 на конструкции 5 самолета, или, как это показано на фиг.4, например, на силовом наборе 6 пола. Использование свободной опоры 3, которая обладает одной степенью свободы, а именно, возможностью поступательного перемещения, или неподвижной опоры 4 позволяет конструктивному блоку 1 салона сохранять свое положение относительно фюзеляжа самолета и/или относительно конструкции 5 самолета, без передачи моментов от конструкции 5 самолета к конструктивному блоку 1 салона. Такими моментами могут быть, например, крутящие (скручивающие) моменты или моменты изгиба фюзеляжа. Эти моменты могут передаваться (в известной ранее конструкции) непосредственно на элементы 2 оборудования салона за счет крепления элементов 2 оборудования салона к конструкции 5 самолета, в результате чего происходят перемещения элементов 2 оборудования салона друг относительно друга. По той причине, что создающие деформацию моменты, например такие как моменты изгиба или кручения конструкции самолета, больше не передаются к конструктивному блоку 1 салона в соответствии с настоящим изобретением, на котором установлены элементы 2 оборудования, происходит незначительное относительное перемещение элементов 2 оборудования салона, если оно вообще происходит. Следовательно, можно не предусматривать компенсирующие зазоры, то есть радиальные зазоры 13 или продольные зазоры 14, между элементами 2 оборудования салона. При этом, за счет исключения зазоров 13, 14 можно экономить материал, такой как манжетные уплотнения 15, и обеспечивать лучшую герметичность к влиянию шума и внешних температур.
На фиг.5 показано с увеличением пространственное изображение части конструктивного блока 1 салона в соответствии с примерным вариантом настоящего изобретения, на котором закреплены элементы 2 оборудования салона. Конструктивный блок 1 салона содержит изогнутые опорные рамы 11, которые дополнительно имеют армирующие наружные поверхности 9. Продольные ребра придания жесткости дополнительно установлены для придания жесткости конструктивному блоку 1 салона вдоль продольной оси самолета и/или вдоль оси x системы координат, связанной с самолетом. Следовательно, может быть создан конструктивный блок 1 салона с возможностью самоподдержки, который позволяет поддерживать элементы 2 оборудования салона и/или поглощать созданные ими механические напряжения. Другие элементы 2 оборудования салона, такие как подводящие трубопроводы и линии электроснабжения 7, также могут быть предусмотрены в конструктивном блоке 1 салона. Кроме того, существует дополнительная возможность прокладки любых линий для электроники или трубопроводов подвода воздуха для кондиционера, или других магистралей 7, в конструктивном блоке салона. По причине отсутствия или практического отсутствия относительного движения и/или деформации конструктивного блока 1 салона, что связано с тем, что конструктивный блок 1 салона выполнен как свободно стоящий блок и/или выполнен с возможностью самоподдержки, производственные допуски соединительных труб 7 также могут быть исключены и/или уменьшены.
Более того, элементы 2 оборудования салона могут быть прикреплены к конструктивному блоку 1 салона с использованием отсоединяемых крепежных средств, что позволяет производить быструю замену (элементов 2 оборудования). За счет использования крепежных средств быстрого разъединения любой элемент 2 оборудования салона, например, может быть прикреплен к конструктивному блоку 1 салона с возможностью его отсоединения, что позволяет производить быстрое изменение компоновки всего салона. При этом могут быть исключены сложные и дорогие элементы уплотнения между элементами 2 оборудования салона, такие как манжетные уплотнения, потому что больше нет зазоров 13, 14.
На фиг.6 схематично показана система соединения конструктивного блока 1 салона в соответствии с примерным вариантом. Конструктивный блок 1 салона содержит различные опорные рамы 11, которые содержат множество опорных элементов 12. Кроме того, конструктивный блок 1 салона содержит продольные ребра 8 придания жесткости и наружные поверхности 9 придания жесткости. Опорные элементы 12, наружные поверхности 9 придания жесткости и продольные ребра 8 придания жесткости могут быть несложно соединены, например, при помощи вставного соединения, при этом могут быть переданы все необходимые силы.
Следовательно, может быть создана простая система, которая позволяет производить гибкую и быструю замену опорных элементов 12, наружных поверхностей 9 придания жесткости или продольных ребер 8 придания жесткости. При этом элементы конструктивного блока 1 салона, имеющие различные размеры, могут быть использованы для регулировки размера конструктивного блока 1 салона.
На фиг.6 дополнительно показан примерный вариант свободной опоры 3. Конструктивный блок 1 салона может быть установлен, например, с использованием направляющей системы. Свободная опора, показанная на фиг.6, содержит направляющую, идущую, например, в направлении оси x, на которой может быть установлен, например, конструктивный блок 1 салона. Свободная опора 3, имеющая направляющую, может быть закреплена, например, на силовом наборе 6 пола, чтобы передавать усилия к конструкции 5 самолета. Усилия, направленные вдоль продольной оси самолета или вдоль оси х, не передаются, так как конструктивный блок салона 1 может перемещаться вдоль продольной оси самолета. Кроме того, как это показано на фиг.6, также может быть предусмотрена неподвижная опора 4, которая поглощает усилия, направленные вдоль продольной оси самолета, так что конструктивный блок 1 салона может передавать усилия к конструкции 5 самолета во всех трех пространственных направлениях и, следовательно, будет закреплен в заданном положении. Неподвижной опорой 4 может быть, например, проушина, как это показано на фиг.6, в которую могут быть введены, например, опорные рамы 11 и/или опорные элементы 12.
Кроме того, неподвижные опоры 4 могут быть использованы для передачи усилий в направлении x фюзеляжа самолета, между конструктивным блоком 1 салона и конструкцией 5 самолета, чтобы поглощать, например, аварийные нагрузки в случае аварийных ситуаций. Неподвижные опоры 4 и/или свободные опоры могут быть расположены вокруг конструктивных блоков 1 салона, для того чтобы обеспечивать жесткое соединение с фюзеляжем, с конструкцией 5 самолета или с силовым набором 6 пола. Таким образом, расположение опор конструктивных блоков 1,10 салона вокруг кольцевой обшивки каждого из конструктивных блоков 1,10 салона может быть различным.
На фиг.7 показан примерный вариант установки конструктивного блока 1 салона в фюзеляже самолета и/или в конструкции 5 самолета. Опорная рама 11, которая выполнена с возможностью прикрепления к конструкции 5 самолета с использованием неподвижной опоры 4, расположена во всех случаях на правом и левом концах показанной детали (узла). Множество промежуточных опорных рам 11 могут быть предусмотрены для придания жесткости конструктивному блоку 1 салона, который может быть установлен на конструкции 5 самолета с использованием только свободной опоры 3. Сильно отличающиеся друг от друга элементы 2 оборудования салона, такие как багажные полки или кресла, могут быть закреплены в таком конструктивном блоке 1 салона, выполненном с возможностью самоподдержки. Разделительные зазоры между элементами 2 оборудования салона могут быть такими небольшими, которые только позволяют соединять указанные элементы. Компенсирующие элементы 20, которые демпфируют относительное движение смежных конструкций 10 салона, могут быть предусмотрены на неподвижных опорах 4 или на опорных рамах 11, которые ограничивают конструктивный блок 1 салона.
На фиг.8 показан вид сверху фюзеляжа самолета, который содержит множество конструктивных блоков 1, 10 салона. Два конструктивных блока 10 салона расположены в передней области фюзеляжа и в задней области фюзеляжа. Первый конструктивный блок 1 салона расположен посредине фюзеляжа самолета. Опорные рамы 11 первого конструктивного блока 1 салона и второго конструктивного блока 10 салона расположены, например, в переходной области. Конструктивные блоки 1, 10 салона прикрепляют к конструкции 5 самолета с использованием, например, неподвижной опоры 4 в переходных областях.
В фюзеляже самолета, кессон крыла, который выполнен как особенно жесткий элемент, расположен в средней области. Кроме того, центр тяжести самолета обычно также расположен в этой области кессона крыла, так что небольшие моменты деформации возникают посредине фюзеляжа самолета. Таким образом, наибольшие деформации конструкции 5 самолета возникают в передней области фюзеляжа самолета и в задней области фюзеляжа самолета. Для создания возможности относительного перемещения между первым конструктивным блоком 1 салона и вторым конструктивным блоком 10 салона может быть предусмотрен зазор, который позволяет осуществлять относительное перемещение конструктивных блоков 1, 10 салона. Так как только три конструктивных блока 1, 10 салона могут быть расположены во всем фюзеляже самолета, как это показано в данном примере, то необходимы всего только два зазора, чтобы позволить осуществлять относительное перемещение между конструктивными блоками 1, 10 салона. Таким образом, например, необходимо предусмотреть только два зазора с компенсирующими элементами 20, так что эксплуатационные расходы могут быть снижены за счет уменьшения числа компенсирующих элементов 20. В случае изменений компоновки салона и/или изменения положения конструктивных блоков салона необходимо проверять герметичность конструкции 5 самолета только в двух переходных областях. Таким образом, эксплуатационные расходы и продолжительность технического обслуживания могут быть снижены.
На фиг.9 и 10 показаны примерные варианты конструктивных блоков 1 салона, содержащих несколько конструктивных сегментов 16 салона, которые образуют конструктивные блоки 1 салона и которые соединены на петлях 18. В этом примерном варианте, на каждой стороне конструктивного блока 1 салона предусмотрена одна петля (шарнир) 18, так что конструктивный блок салона 1 может быть сложен, как это показано на фиг.10. Обратимся теперь к рассмотрению фиг.11 и 12, на которых показан конструктивный блок 1 салона, который содержит множество конструктивных сегментов 16 салона, соединенных на петлях 18. Как это показано на фиг.12, конструктивный блок 1 салона в сложенном состоянии образует небольшую упаковку.
На фиг.13-15 показана возможность сборки складного конструктивного блока салона. Все конструктивные сегменты 16 салона могут быть установлены ранее ввода конструктивного блока салона в сегмент фюзеляжа. На фиг.13 показано, что конструктивный блок 1 и элементы 2 оборудования салона могут быть предварительно собраны вне конструкции 5 самолета. В сложенном состоянии предварительно собранный конструктивный 1 блок салона имеет малый объем. Как это показано на фиг.14, конструктивный блок 1 салона в сложенном состоянии может быть введен в заданное место крепления в конструкции 5 самолета. После установки в заданном месте крепления в конструкции 5 самолета конструктивные сегменты 16 салона могут быть развернуты и прикреплены к конструкции 5 самолета, как это показано на фиг.15. Таким образом, может быть обеспечен легкий и быстрый монтаж конструктивного блока салона.
На фиг.16 и 17 показана дополнительная возможность установки конструктивного блока 1 салона в конструкции 5 самолета. Конструктивный блок 1 салона также может иметь несколько конструктивных сегментов 16 салона, которые вводят по отдельности в конструкцию 5 самолета, в заданные места установки. После этого, конструктивные сегменты салона 16, 16' соединяют вместе для того, чтобы образовать (единый) конструктивный блок 1 салона. Таким образом, по меньшей мере некоторые узлы конструктивного блока салона могут быть предварительно собраны вне самолета, что позволяет ускорить процедуру сборки.
На фиг.18 схематично показан конструктивный блок 1 салона, который содержит несколько конструктивных сегментов 16 салона и несколько элементов 2 оборудования салона. Например, такие элементы 2 оборудования салона, как воздуховоды и багажные полки, могут быть установлены снаружи (вне фюзеляжа самолета) в конструктивном блоке 1 салона. Кроме того, элементы 21 сопряжения, такие как узлы подгонки окон, также могут быть установлены снаружи в конструктивном блоке 1 салона. Таким образом, предварительно изготовленный конструктивный блок салона, который содержит все функциональные элементы, такие как элементы 2 оборудования салона, соединительные элементы 7 и элементы 21 сопряжения, может быть предварительно собран вне фюзеляжа самолета, так что затем может быть обеспечен легкий и быстрый монтаж конструктивного блока салона внутри конструкции 5 самолета.
На фиг.19 показан салон самолета, образованный из нескольких конструктивных блоков 1, 10, 10′, 10′′, 10′′′ салона, закрепленных вместе. Как это показано на фиг.19, весь салон самолета может быть собран модульно (из модулей), при помощи нескольких конструктивных блоков 1, 10, 10′, 10′′, 10′′′ салона. Каждый конструктивный блок салона может быть предварительно собран вне самолета, причем окончательную сборку вместе конструктивных блоков 10 салона производят внутри конструкции самолета. Каждый конструктивный блок 1, 10 салона может иметь, например, наружные поверхности 9 придания жесткости, опорные рамы 10, конструктивные сегменты 16 салона или соединительные элементы.
Конструктивные блоки 1, 10 салона легко могут быть скреплены вместе при помощи элементов крепления. Между конструктивными блоками салона может быть введен компенсирующий элемент 20, чтобы компенсировать движения каждого конструктивного блока 1, 10 салона. Каждый конструктивный блок 1,10 салона может быть выполнен так, что компенсирующий элемент 20 не виден пассажирам. Зазор между конструктивными блоками 1, 10 салона может быть уменьшен по сравнению с обычными салонами самолета за счет развязки внутренних конструктивных блоков салона от конструкции самолета, так что изменения объема конструкции 5 самолета за счет изменения давления или температуры не влияют на внутренние конструктивные блоки 1, 10 салона.
На фиг.20 показана примерная заготовка фюзеляжа самолета, которая содержит несколько конструктивных блоков 1, 10 салона. Для того, чтобы компенсировать движения между конструктивными блоками 1 и 10 салона, в качестве компенсирующего элемента 20 также может быть использована так называемая линия разреза двери. Таким образом, конструктивные блоки 1, 10 салона могут двигаться друг относительно друга в противоположных направлениях, без создания механических напряжений в каждом из конструктивных блоков 1 и 10 салона за счет этих относительных движений.
Конструктивный блок 1 салона может быть прикреплен к конструкции 5 самолета при помощи свободных опор 3 или неподвижных опор 4. Элементом 2 оборудования салона также может быть такой элемент, как блок кухни, блок туалета или другой функциональный элемент внутри салона. Элементы 2 оборудования салона могут быть встроены в конструктивные блоки 1, 10 салона, выполненные с возможностью самоподдержки, и также могут быть развязаны от конструкции 5 самолета. Таким образом, при возникновении деформации конструктивного блока 1 салона элементы 2 оборудования салона также движутся в этом, а не в противоположном направлении. Следовательно, риск повреждения за счет противоположных движений каждого конструктивного блока салона 1 и, соответственно, каждого элемента 2 оборудования салона может быть снижен. За счет использования комбинации свободной и неподвижной опор 3 и 4 также может быть уменьшено движение в вертикальном направлении, а именно, по оси z, так что могут быть обеспечены движения только в продольном направлении фюзеляжа.
На фиг.21 схематично показан элемент 21 сопряжения, предназначенный для соединения элементов 2 оборудования салона конструктивного блока 1 салона с конструкцией 5 самолета. Например, его используют для соединения воздуховодов и оконных блоков с конструкцией 5 самолета. В случае стеновой панели 2, 22 с окном необходимо предусмотреть элемент 21 сопряжения в оконном проеме 23 конструкции 5 самолета. Элемент 21 сопряжения обеспечивает соединение между стеновой панелью 22 с окном и оконным проемом 23. Элемент 21 сопряжения может иметь несколько частей, чтобы обеспечивать уплотнение и обладать необходимой гибкостью. Элемент 21 сопряжения должен быть гибким потому, что могут возникать относительные движения между конструкцией самолета и конструктивным блоком 1 салона.
Элемент 21 сопряжения может обеспечивать, например, вставное соединение и соединение с защелкиванием, так что элементы 2 оборудования салона легко могут быть соединены с функциональными элементами конструкции 5 фюзеляжа. За счет использования вставных соединений и соединений с защелкиванием для соединения элементов 2 оборудования салона время сборки может быть уменьшено.
Список позиционных обозначений:
1
конструктивный блок салона, первый конструктивный блок салона
2
элемент оборудования салона
3
свободная опора
4
неподвижная опора
5
конструкция самолета
6
силовой набор пола
7
соединительные элементы
8
продольное ребро придания жесткости
9
наружная поверхность придания жесткости
10
второй конструктивный блок салона
11
опорная рама
12
опорный элемент
13
радиальный зазор
14
продольный зазор
15
манжетное уплотнение
16
конструктивные сегменты салона
17
отверстие
18
петля
20
компенсирующий элемент
21
элементы сопряжения
22
стеновая панель с окном
23
оконный проем.