ОКНО, В ЧАСТНОСТИ, ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В АВИАЦИИ, ВЫПОЛНЕННОЕ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ БЛОКИРОВКИ В ОКОННОМ ПРОЕМЕ В СЛУЧАЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ
WINDOW, IN PARTICULAR, FOR USE IN AVIATION, CONFIGURED TO BE LOCKED IN THE WINDOW APERTURE IN CASE OF DAMAGE

Изобретение относится к окну, закрепленному посредством зажатия в обитаемом отсеке, таком как кабина в конструкции самолета, при этом окно выполнено с возможностью блокировки в оконном проеме в случае разрыва слоев окна.
Изобретение будет описано для конкретного применения в области авиации, хотя и не ограничивается этим применением.
Если самолетное окно выполнено полностью из пластического материала, его соединяют с конструкцией самолета посредством зажатия или предпочтительно в нем выполняют отверстия и крепят болтами.
В случае стеклянного окна, в котором нельзя выполнять отверстия, его крепят либо посредством зажатия его периферического края и его двух противоположных наружных сторон, либо присоединяют при помощи промежуточных элементов, которые приклеивают к стеклу и крепят болтами на конструкции самолета.
Закрепленные болтами окна неподвижно соединены с конструкцией самолета. Следовательно, все деформации конструкции самолета, возникающие в результате наддува кабины или под действием дифференциального расширения, создают напряжения на окнах, в частности, на уровне зон крепления. Это предполагает разработку средств контроля этих напряжений, которые являются сложными и могут сказываться на массе и влиять на сложность производства и на соответствующие расходы. Кроме того, циклические механические воздействия на окна приводят к сокращению срока их службы. Наконец, системы болтового крепления занимают много места, ограничивая обзор на уровне соединений между окнами.
Что же касается так называемых зажимаемых окон, то они меньше подвергаются механическим воздействиям и, следовательно, являются достаточно простыми в изготовлении и относительно надежными. Вместе с тем, даже если использована система крепления посредством зажатия, в случае повреждения всех слоев окна происходит отсоединение окна от конструкции, что может привести к разгерметизации и даже к потере окна. Риски отсоединения и потери тем больше, чем больше размеры окон, чем меньше ширина удержания в конструкции и чем выше давление наддува внутри кабины самолета.
Изобретение призвано устранить вышеуказанные недостатки и предложить крепление зажимаемого окна, позволяющее избегать любого риска отсоединения окна от конструкции оконного проема, независимо от того, является окно стеклянным или пластиковым.
Согласно изобретению, окно содержит по меньшей мере одну структурную подложку, называемую внутренней подложкой, которая должна быть обращена к приемной конструкции, внутри которой должно быть закреплено окно, и имеет сторону, называемую внутренней стороной, и отличается тем, что упомянутая внутренняя сторона содержит выступающий от нее и находящийся на краю или вблизи от края и вдоль по меньшей мере одной из боковых сторон окна охватываемый или охватывающий удерживающий элемент, предназначенный для взаимодействия по меньшей мере с одной соответственно охватывающей или охватываемой удерживающей формой, выполненной в приемной конструкции (в проеме приемной конструкции) для окна.
В дальнейшем тексте описания определение «внутренний» будет относиться к части окна, находящейся наиболее снаружи окна и напротив внутреннего пространства кабины, в которой установлено окно.
Окно предназначено для крепления посредством зажатия его наружной стороны (входящей в контакт с окружающей средой) и выполнено с возможностью перемещения скольжением в нормальных условиях использования (наддув кабины самолета и расширение окна без его повреждения).
Таким образом, комбинация охватываемого/охватывающего элемента на внутренней стороне окна и охватывающей/охватываемой формы, неподвижно соединенной с конструкцией самолета со стороны внутренней стороны окна, не будучи при этой видимой, обеспечивает в случае повреждения его слоев блокировку поступательного движения во время перемещения скольжением окна в плоскости, параллельной главным сторонам окна. Первый слой (внутренний слой) окна, оснащенный упомянутым по меньшей мере одним охватываемым/удерживающим элементом, обеспечивает при этом удержание окна, которое не может выйти из проема конструкции самолета, благодаря присутствию в конструкции охватывающей/охватываемой формы.
Комбинация охватываемого/охватывающего элемента окна и охватывающей/охватываемой формы приемной конструкции образует средства удержания окна в направлении, противоположном к приемной конструкции и параллельном главным сторонам окна.
Это решение имеет также следующие преимущества: оно имеет меньший габаритный размер по сравнению с болтовым соединением, является простым в реализации, не требует выполнения отверстий в слоях из пластического материала, что позволяет избегать их ослабления, и характеризуется более легкой конструкцией.
Согласно предпочтительному варианту осуществления, окно содержит по меньшей мере одну структурную подложку, называемую внутренней подложкой, которая должна быть обращена в сторону внутреннего пространства приемной конструкции, внутри которой должно быть закреплено окно, и имеет сторону, называемую внутренней стороной, и отличается тем, что содержит несколько подложек, расположенных в виде многослойной структуры, и тем, что упомянутая внутренняя сторона внутренней подложки содержит выступающий от нее и находящийся на краю или вблизи от края и вдоль по меньшей мере одной из боковых сторон окна по меньшей мере один охватываемый или охватывающий удерживающий элемент, предназначенный для взаимодействия по меньшей мере с одной соответственно охватывающей или охватываемой удерживающей формой, выполненной в приемной конструкции окна, при этом охватывающий элемент представляет собой приемное гнездо, образующее плоскости упора для охватываемого элемента, при этом охватываемый элемент должен приходить в положение упора в гнездо параллельно внутренней подложке и блокируется в боковом направлении на своих двух боковых сторонах.
Согласно отличительному признаку, охватывающий элемент содержит дно (параллельное общей плоскости окна в смонтированном положении окна) и боковые стенки (проходящие по существу ортогонально к дну), и охватываемый элемент, предназначенный для захождения в охватывающий элемент, должен приходить в положение упора в дно охватывающего элемента (при креплении окна на конструкции) и охватываться боковыми стенками охватывающего элемента (оставляя при этом зазор по меньшей мере с одной из стенок со стороны, противоположной к конструкции, например, зазор порядка 2 мм). Охватываемый элемент должен прижиматься к дну охватывающего элемента в смонтированном положении окна в приемной конструкции.
Согласно предпочтительному варианту осуществления, удерживающий элемент, неподвижно соединенный с окном, является охватываемым элементом, тогда как удерживающая форма, которая должна неподвижно соединяться с приемной конструкцией, для которой предназначено окно, является охватывающим элементом.
В этом предпочтительном варианте осуществления охватывающий элемент, образующий приемное гнездо для охватываемого удерживающего элемента, получен за счет профилирования приемной конструкции для окна (в конечном использовании окна), например, конструкции самолета, при этом охватывающий элемент, выполненный в упомянутой приемной конструкции, содержит дно (параллельное общей плоскости окна в смонтированном положении окна) и боковые стенки (проходящие по существу ортогонально к дну), и охватываемый элемент, предназначенный для захождения в охватывающий элемент, должен приходить в положение упора в дно охватывающего элемента (при креплении окна на конструкции) и охватываться боковыми стенками охватывающего элемента (оставляя при этом зазор по меньшей мере с одной из стенок со стороны, противоположной к конструкции, например, зазор порядка 2 мм). Охватываемый элемент должен прижиматься к дну охватывающего элемента конструкции.
При конечном использовании в приемной конструкции окно должно быть зафиксировано (без какой-либо подвижности или возможности перемещения скольжением).
Согласно отличительному признаку, удерживающий элемент, если он является охватываемым, имеет сечение (в плоскости, перпендикулярной к ребру окна) общей прямой формы.
Согласно отличительному признаку, удерживающий элемент является жесткой (недеформирующейся, неупругой) деталью. Речь ни в коем случае не идет об уплотнительной прокладке.
Согласно варианту осуществления, окно содержит несколько слоев, выполненных в виде многослойной структуры, предпочтительно по меньшей мере три слоя, при этом каждый слой содержит по меньшей мере одну подложку. Удерживающий элемент в окне, содержащем несколько слоев, неподвижно соединен с внутренним слоем, который должен быть расположен непосредственно напротив внутреннего пространства приемной конструкции, в которой должно быть установлено окно. Удерживающий элемент в окне, содержащем несколько слоев, является, в частности, независимым физически и механически от наружного слоя, то есть от слоя, расположенного противоположно дальше всего от слоя, с которым неподвижно соединен упомянутый удерживающий элемент. Внутренний слой содержит внутреннюю подложку, с которой неподвижно соединен удерживающий элемент, при этом упомянутый удерживающий элемент неподвижно соединен только с упомянутой внутренней подложкой. Таким образом, удерживающий элемент не имеет никакого загиба, который мог бы быть неподвижно соединен с наружным слоем (то есть со слоем, который должен располагаться напротив наружной окружающей среды в смонтированном положении окна в конструкции).
Окно содержит по меньшей мере три слоя в виде многослойной структуры, а именно первый слой, называемый внутренним, с которым неподвижно соединен удерживающий элемент, второй слой и третий слой, называемый наружным, при этом второй слой содержит сплошную зону или прерывистые зоны крепления окна, при этом окно предназначено для крепления посредством прямого зажатия второго слоя (напрямую в зоне или зонах крепления упомянутого второго слоя).
В частности, окно содержит по меньшей мере три слоя в виде многослойной структуры, а именно первый слой, называемый внутренним (при этом удерживающий элемент неподвижно соединен с внутренним слоем), второй слой и третий слой, называемый наружным, который отступает точечно или предпочтительно вдоль всей периферии относительно края второго слоя, оставляя наружные прерывистые поверхности или предпочтительно наружную сплошную периферическую поверхность контакта для крепления окна, при этом в своем положении использования окно должно быть закреплено посредством зажатия второго слоя через поверхность или поверхности контакта (что приводит к прижатию охватываемого элемента к охватывающей форме (к дну охватывающей формы), при этом охватываемый элемент расположен противоположно и напротив контактной поверхности зажатия).
Согласно отличительному признаку, упомянутый по меньшей мере один удерживающий элемент является присоединяемой деталью, которую неподвижно соединяют с внутренней стороной внутренней подложки, например, при помощи клея или болтов.
Согласно другому отличительному признаку, внутренняя структурная подложка выполнена из стекла или из пластического материала.
В примерном варианте осуществления внутренняя структурная подложка выполнена из пластического материала, и упомянутый по меньшей мере один удерживающий элемент также выполнен из пластического материала, будучи встроенным в тело подложки в ходе изготовления упомянутой подложки, в частности, посредством горячего формирования или литья.
Предпочтительно, на своей стороне, противоположной к подложке, упомянутый по меньшей мере один удерживающий элемент содержит покрытие, способствующее скольжению упомянутого удерживающего элемента (и, следовательно, окна при деформации, расширении окна в обычных рамках его использования), при этом покрытие является, например, материалом уплотнительной прокладки. Эта прокладка обеспечивает скольжение упомянутого удерживающего элемента относительно противоположной и комплементарной удерживающей формы конструкции, независимо от материала упомянутого элемента.
Согласно еще одному отличительному признаку, упомянутый по меньшей мере один удерживающий элемент выполнен в виде выступа относительно внутренней стороны подложки в направлении, параллельном или по существу параллельному ребру окна.
В примерном варианте осуществления окно содержит несколько удерживающих элементов, распределенных вдоль по меньшей мере одной боковой стороны окна, в частности, вдоль по меньшей мере двух противоположных боковых сторон, предпочтительно вдоль всей периферии окна.
В другом примерном варианте осуществления окно содержит по меньшей мере один сплошной удерживающий элемент, расположенный вдоль длины по меньшей мере одной боковой стороны окна, или сплошной элемент, образующий рамку вдоль всей периферии окна.
Согласно изобретению, в смонтированном положении окна в его конечном назначении, например, в проеме (для его закрывания) приемной конструкции, при этом упомянутый удерживающий элемент предназначен для взаимодействия с комплементарной удерживающей формой, выполненной с возможностью блокировки выхода удерживающего элемента в плоскости, параллельной или по существу параллельной главным сторонам окна.
В частности, удерживающая форма приемной конструкции содержит плоскость упора, которая расположена параллельно стенке проема конструкции, в котором устанавливают окно.
Объектом изобретения является также узел, содержащий конструкцию, такую как конструкция летательного аппарата типа самолета, имеющую по меньшей мере один оконный проем, и вышеупомянутое заявленное окно, при этом окно установлено в конструкции для закрывания проема, при этом оконный проем содержит по меньшей мере одну удерживающую форму, с которой взаимодействует упомянутый по меньшей мере один удерживающий элемент, выступающий от внутренней стороны окна.
Согласно отличительному признаку узла, удерживающая форма выступает от ребра/стенки оконного проема, при этом предпочтительно удерживающая форма является охватывающей формой, образованной двумя полками, при этом первая полка проходит перпендикулярно к ребру проема, и вторая полка проходит от конца первой полки и параллельно ребру, тогда как выступающий элемент окна является охватываемым элементом.
Изобретение будет описано, в частности, для случая охватываемого удерживающего элемента. Разумеется, удерживающий элемент может быть охватывающим, выступая при этом от внутренней стороны окна, тогда как удерживающая форма оконного проема является охватываемой формой.
Настоящее изобретение описано при помощи иллюстративных примеров, ни в коем случае не ограничивающих объема изобретения, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 - схематичный вид в частичном разрезе и сверху заявленного узла, содержащего окно, связанное с конструкцией самолета.
Фиг. 2 - схематичный вид в частичном разрезе и сверху заявленного узла согласно варианту осуществления окна.
Фиг. 3 - схематичный вид в частичном разрезе и сверху заявленного узла согласно другому варианту осуществления окна, в котором окно является изогнутым.
Показанное на фиг. 1-3 заявленное окно 1 предназначено для установки в кабине/конструкции 2 самолета.
Как известно, окно 1 содержит по меньшей мере один слой, предпочтительно несколько слоев в виде многослойной структуры.
В примере окна, показанном на фиг. 1, окно 1 содержит три слоя, а именно первый слой, соответствующий первой подложке 10 из стекла, предпочтительно из усиленного (путем термической или химической закалки) стекла, как правило, толщиной 8 мм, второй слой, образованный второй подложкой 11 также из стекла, предпочтительно из усиленного стекла, как правило, толщиной 8мм, при этом обе стеклянные подложки 10 и 11 соединены друг с другом при помощи промежуточной пленки 12 типа ПВБ, и третий слой, образованный третьей стеклянной подложкой 13, как правило, толщиной 3 мм, и промежуточным слоем 14, как правило, толщиной 6мм из пластического материала, такого как ПУ, при этом промежуточный слой 14 соединяет вторую стеклянную подложку 11 с третьей стеклянной подложкой 13.
Как известно, третий слой, состоящий из стеклянной подложки 13 и промежуточного слоя 14, имеет поверхностные размеры, меньшие поверхностных размеров двух других слоев, чтобы обеспечивать крепление окна 1 на конструкции 2 по меньшей мере посредством зажатия наружной стороны 11А второго слоя 11 через систему 3 прижатия/крепления.
Система 3 крепления прилегает к наружной стороне 11А второго слоя 11 через промежуточную уплотнительную прокладку 4. Для обеспечения плотного удержания системы 3 крепления на втором слое 11 посредством зажатия упомянутую систему 3 неподвижно соединяют с конструкцией 2 при помощи болтов 40.
В закрепленном положении окна наружная сторона 13А окна, соответствующая наружной стороне третьей подложки 13, является компланарной с наружной стороной 30 системы 3 крепления, соединенной болтами с конструкцией 2 самолета.
В примере окна, представленном на фиг. 2, окно 1 содержит первый слой, образованной структурной подложкой 15 из пластического материала, такого как ПММА, и, как правило, толщиной 15 мм, второй слой, образованной второй структурной подложкой 16 из пластического материала, такого как ПММА, и, как правило, толщиной 15 мм, соединенной с первой подложкой 15 при помощи промежуточной пленки 17 типа ПВБ, и третий слой, образованный стеклянной подложкой 18, как правило, толщиной 3мм, и промежуточным слоем 19, как правило, толщиной 6 мм из пластического материала, такого как ПУ, при этом промежуточный слой 19 соединяет вторую подложку 16 из пластического материала со стеклянной подложкой 18.
Как и в случае крепления окна 1, третий слой имеет меньшие поверхностные размеры, чтобы обеспечивать крепление посредством зажатия наружной стороны 16А окна, которая соответствует наружной стороне второго слоя 16.
На соединении между наружной стороной 16А второго слоя и внутренней стороной системы 3 крепления предусмотрена уплотнительная прокладка 40.
Кроме того, в смонтированном положении окна наружная сторона 18А является компланарной с наружной стороной 30 системы 3 крепления, соединенной болтами с конструкцией 2 самолета.
Как схематично показано на фиг. 3, заявленное окно 1 является не плоским, а изогнутым. Окно схематично показано без его слоев.
Согласно изобретению, окно 1, показанное на фиг. 1-3, содержит на своей внутренней стороне 10А, соответственно 15А и 1А, по меньшей мере один выступающий элемент 5, который в этих примерах образует охватываемый элемент, тогда как конструкция 2 самолета содержит по меньшей мере одну форму/часть 2А, в данном случае охватывающую форму, предназначенную для захождения в нее упомянутого охватываемого элемента 5.
В закрытом/зажатом положении окна при помощи системы 3 крепления выступающий охватываемый элемент 5 и охватывающая форма 2А блокируют поступательное движение окна в плоскости, параллельной или по существу параллельной главным сторонам окна.
В представленных примерах выступающий элемент 5 представляет собой охватываемую форму наподобие лапки, которая после захождения в охватывающую форму 2А оказывается заблокированной в боковом направлении.
Согласно изобретению, охватывающая форма 2А образует приемное гнездо для охватываемого элемента 5 и выполнена в конструкции 2 таким образом, что имеет две плоскости Р1 и Р2 упора для выступающего элемента 5 и, следовательно, для окна 1. Плоскость Р1 соответствует дну гнезда 2А, к которому прижимается свободный конец охватываемого элемента 5. Плоскость Р2 соответствует боковой стенке гнезда, перпендикулярной или по существу перпендикулярной к плоскости Р1 и находящейся напротив и на расстоянии от ребра/стенки/стороны 20 проема конструкции 2, в котором устанавливают окно. Плоскость Р2 служит плоскостью упора для боковой стороны охватываемого элемента 5.
Охватываемый элемент 5 представляет собой деталь, неподвижно присоединяемую к внутренней стороне 10А окна (первому внутреннему слою окна), или является неотъемлемой частью первого внутреннего слоя окна, когда его материал является идентичным с материалом структурной подложки, образующей упомянутый первый слой.
Предпочтительно, в случае стеклянной подложки 10, показанной на фиг. 1, охватываемый элемент 5 является отдельной деталью, соединяемой со стеклом. Например, материал охватываемого элемента 5 является металлическим для получения полого алюминиевого элемента, композиционным материалом, состоящим из фенольного смолы или из эпоксидного стекла, или полимерным материалом (ПММА, ПК или другим материалом). Соединение охватываемого элемента 5 производят, например, при помощи клея.
В примере, представленном на фиг. 2, где структурная подложка 15 первого слоя выполнена из пластического материала, охватываемый элемент 5 выполнен заодно с подложкой во время изготовления подложки, при этом упомянутый элемент образует загиб относительно тела упомянутой подложки.
Охватывающая форма 2А образует гнездо для охватываемого элемента 5, который после введения в упомянутое гнездо может перемещаться скольжением по дну (по плоскости Р1) гнезда в случае перемещения скольжением окна в плоскости, параллельной главным сторонам окна, упираясь при этом противоположно конструкции самолета в плоскость Р2 боковой стенки упомянутого гнезда.
Таким образом, первая плоскость Р1 упора соответствует плоскости, параллельной главным сторонам окна, поэтому в зажатом положении окна прижимает его за счет нажатия системы 3 крепления на наружную сторону окна 1, передавая на охватываемый элемент 5 усилие прижатия к упомянутой плоскости Р1.
Вторая плоскость Р2 упора соответствует плоскости, перпендикулярной к первой плоскости Р1 и находящейся на расстоянии от конструкции 2, поэтому в случае скольжения окна наружу конструкции 2 в направлении, параллельном главным сторонам окна, окно 2 может удерживаться элементом 5, приходящим в положение упора в плоскость Р2, перпендикулярную к главным сторонам окна. Таким образом, в случае повреждения слоев окна окно, которое стремится выгнуться наружу по причине повышения давления наддува в кабине, не может отсоединиться.
Гнездо/охватывающая форма 2А неподвижно соединена с конструкцией 2 самолета.
На уровне проема, в котором устанавливают окно 1, конструкция 2 самолета содержит сторону 20, называемую поперечной стороной, поскольку она проходит поперечно к внутренней и наружной стенкам кабины самолета. Ребро 1А окна 1 проходит параллельно этой поперечной стороне 20. Согласно изобретению, конструкция 2 содержит первую полку 21, перпендикулярную к стороне 20, и вторую полку 22, перпендикулярную к первой полке и неподвижно соединенную с дистальным концом этой первой полки, при этом обе полки образуют гнездо/охватывающую форму 2А. Таким образом, вторая полка 22 расположена напротив поперечной стороны 20 конструкции 2 самолета.
Наружная сторона 21А первой полка 21 образует первую плоскость Р1 упора и, следовательно, служит поверхностью опоры/упора для охватываемого элемента 5. Сторона 22А второй полки 22, расположенная напротив поперечной стороны 20 конструкции 2, образует вторую плоскость Р2 упора, служащую поверхностью упора в случае скольжения окна в направлении, противоположном к поперечной стороне 20.
Охватывающая форма 2А имеет ширину (размер, параллельный главным сторонам окна и перпендикулярный к поперечной стороне 20 конструкции), при которой по меньшей мере вблизи боковой стороны охватываемого элемента 5 остается зазор с боковой стенкой 22А гнезда 2А противоположно к конструкции 2. Этот зазор составляет, например, около 2 мм. Он позволяет окну деформироваться, расширяться в положении использования.
Поверхность охватываемого элемента 5, входящая в контакт со стороной 21А охватывающей формы 2А, выполнена таким образом, что охватываемый элемент 5 может перемещаться скольжением относительно поверхности упомянутой стороны 21А. Скольжение позволяет учитывать деформацию, расширение окна в положении использования.
Предпочтительно охватываемый элемент 5 содержит на своей стороне напротив первой плоскости Р1 упора соответствующее покрытие 50, обеспечивающее скольжение упомянутого элемента по поверхности 21А гнезда/охватывающей формы 2А. Это покрытие представляет собой, например, уплотнительную прокладку 50 из ЭПДМ, силикона и т.д.
Охватывающая форма 2А проходит в виде выступа перпендикулярно к поперечной стороне 20 конструкции 2. В смонтированном положении окна 1 охватывающая форма 2А вместе с концевой полкой 22 выступает относительно ребра 1А первого и второго слоев окна, но не доходит до положения напротив ребра третьего слоя.
Например, охватывающая форма 2А с полкой 22 проходит примерно на 20 мм относительно поперечной стороны 20 конструкции 2.
Например, охватываемый элемент 5 имеет ширину (размер, параллельный главным сторонам окна и перпендикулярный к ребру окна), которая составляет около 10 мм. Его толщина (размер, поперечный к главным сторонам окна и параллельный плоскости Р2) составляет, например, 10 мм.
Толщина охватываемого элемента 5 рассчитана таким образом, что с учетом глубины охватывающей формы 2А свободный конец концевой полки 22 не соприкасается с внутренней стороной 10А окна.
Окно может содержать (в зависимости от длины боковых сторон окна) несколько охватываемых элементов 5, предпочтительно распределенных вдоль по меньшей мере двух противоположных боковых сторон окна и еще предпочтительнее вдоль всей периферии, тогда как конструкция 2 самолета содержит несколько расположенных напротив соответствующих отдельных охватывающих форм/гнезд или по меньшей мере одно сплошное гнездо, образующее периферический паз, проходящий параллельно конструкции 2, выступая из проема, в котором устанавливают окно.
В варианте, охватываемый элемент 5 окна может быть сплошным вдоль по меньшей мере одной боковой стороны окна или даже вдоль всей периферии окна наподобие рамки. В этом случае охватывающая форма 2А тоже является сплошной.
Охватывающая форма 2А, которая образует выступающий элемент конструкции 2 самолета, присоединена, например, к поперечной стороне 20 конструкции посредством сварочного или болтового соединения.