КОНСТРУКЦИЯ МАТА ДЛЯ ТЕПЛОЗВУКОИЗОЛЯЦИИ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к конструкции матов используемых для теплозвукоизоляции (ТЗИ) внутренних объемов транспортных средств, в частности - летательных аппаратов и может быть использована в авиастроении.
Сокращения, термины и определения, применяемые в описании
ПМ - полезная модель;
ТЗИ - теплозвукоизоляция;
ТЗИ материал - материал, применяемый для теплозвукоизоляции;
ТЗИ поверхность - теплозвукоизолируемая поверхность, ограничивающая внутренний объем транспортного средства, на которую устанавливается ТЗИ;
гермопакет - влагонепроницаемый материал, обернутый вокруг ТЗИ материала и скрепленный по периметру, для предотвращения попадания влаги извне к ТЗИ материалу.
Уровень техники
Чтобы изолировать рабочее место экипажа, кабину, пассажирский салон или грузовой отсек транспортного средства (например в самолете) от внешних шумов и низкой или высокой окружающей температуры, переход из кабины отсека во внешнюю среду обычно облицовывают изолирующими матами, исключающими теплообмен между внутренними пространствами и внешней средой, выполненными из теплозвукоизоляционного материала, помещенного в гермопакет, выполненный из влагонепроницаемого материала. В самолетах изолирующими матами облицовывают элементы каркаса фюзеляжа, а также панели каркаса, расположенные между индивидуальными элементами каркаса, содержащими шпангоуты и стрингеры. Изоляцию закрепляют как на панелях, так и на элементах каркаса, которые по бокам их обрамляют.
В современных самолетах необходимо с определенной периодичностью производить демонтаж матов теплозвукоизоляции для антикоррозионной обработки каркаса и проверки его технического состояния, после чего производится повторный монтаж.
Известна конструкция ТЗИ (международная заявка WO 2007131583 А1, МПК B64C 1/12, B64C 1/40, опубл. 20.09.2007), содержащая маты, закрепляемые на внутренней поверхности фюзеляжа при помощи крепежного элемента, выполненного в виде зажима и крепежные скобы, для закрепления кромочных участков мата на конструкции фюзеляжа самолета. Недостатком приведенной конструкции ТЗИ является ее сложность за счет установки в нем множества крепежных скоб. Также механическая фиксация крепежных скоб на внутренней поверхности фюзеляжа может привести к ослаблению его прочности.
Известна конструкция ТЗИ (патент RU 2196074 С2, МПК B64C 1/409, опубл. 10.01.2003), в которой крепление матов осуществляется при помощи специальных иголок, механически закрепленных к внутренней поверхности фюзеляжа. Иголки, протыкая маты, нарушают их герметичность, что позволяет влажному воздуху проникать к холодному в полете металлическому каркасу и конденсироваться, что вызывает развитие коррозии каркаса и наполнение влагой матов, вызывающее утяжеление конструкции ТЗИ. Кроме того, при таком способе крепления теплозвукоизоляционный материал матов сжимается в месте крепления, что вызывает снижение теплоизолирующего эффекта в этих областях.
Ближайшим аналогом заявленной полезной модели является маты, применяемые в теплозвукоизоляционной облицовке кабин и отсеков транспортных средств (авторское свидетельство SU 183593 А1, МПК: B60R 13/08, B64C 1/40, B64D 11/00, опубл. 17.06.1966 г.), выполненные из теплозвукоизоляционного материала, обернутого влагонепроницаемым материалом, сформированным в гермопакет, укладываемые послойно в ячейки обшивки окантовочной рамки и фиксируемые к последним с помощью пластмассовой ленты с липким клеевым слоем. При этом маты фиксируют к внутренней поверхности корпуса кабины или к поверхности мата предыдущего слоя с помощью полиизобутиленового или другого невысыхающего клея, с возможностью последующего демонтажа и повторного монтажа.
Недостатком прототипа является невозможность его самостоятельного использования без дополнительной конструкции, что вызывает увеличение трудоемкости демонтажа и повторного монтажа, увеличение веса транспортного средства за счет использования для установки окантовочных рамок, недостаточное усилие контакта (прижатия) при фиксации матов к корпусу и друг другу в слоях, за счет упругости материала заполнителя, которым обычно является стеклянная вата, а также ненадежность фиксации матов, поскольку фиксирующие свойства клеевого соединения снижаются при осуществлении последующих, после первоначальной установки, повторяющихся демонтажей и последующих монтажей матов.
Раскрытие полезной модели
При разработке заявленной полезной модели была поставлена техническая задача создания конструкции простого в изготовлении, мата для ТЗИ транспортного средства, обеспечивающей удобство первоначальной установки, последующих демонтажа и повторного монтажа при проведении технического обслуживания, с сохранением надежности крепления в процессе эксплуатации.
Поставленная задача решается двумя вариантами конструкции.
По первому варианту исполнения: конструкция мата для теплозвукоизоляции (ТЗИ), выполненного из теплозвукоизоляционного материала, обернутого влагонепроницаемым материалом, сформированным в гермопакет, содержит, по меньшей мере, один брусок, размещенный внутри гермопакета, выполненный в виде призмы, жестко скрепленный двумя гранями с внутренней поверхностью гермопакета, и текстильную застежку, зафиксированную нерабочей поверхностью одной из лент на наружной поверхности гермопакета, напротив одной из граней бруска, скрепленной с его внутренней поверхностью.
В частных случаях исполнения по первому варианту:
- брусок может быть выполнен из вспененного материала;
- брусок может быть выполнен в виде прямоугольной призмы;
- брусок может быть скреплен с внутренней поверхностью гермопакета двумя противоположными параллельными гранями;
- гермопакет может содержать отбортовку с зафиксированной на ней лентой текстильной застежки (для соединения с другой лентой текстильной застежки, зафиксированной на отбортовке соседнего с ним мата для ТЗИ, после фиксации этих матов к ТЗИ поверхности).
- лента текстильной застежки, зафиксированная на наружной поверхности гермопакета напротив одной из граней бруска, скрепленной с его внутренней поверхностью может содержать крюковую или петельную рабочую часть.
По второму варианту исполнения: конструкция мата для теплозвукоизоляции, выполненного из теплозвукоизоляционного материала, обернутого влагонепроницаемым материалом, сформированным в гермопакет, содержит, по меньшей мере, один брусок, размещенный внутри гермопакета, выполненный в виде призмы, жестко скрепленный двумя гранями с внутренней поверхностью гермопакета, и текстильные застежки, зафиксированные нерабочей поверхностью одной из лент на наружной поверхности гермопакета, напротив каждой из граней бруска, скрепленных с его внутренней поверхностью.
В частных случаях исполнения по второму варианту:
- ленты текстильных застежек, зафиксированные нерабочей поверхностью на наружной поверхности гермопакета мата первого слоя напротив каждой из граней бруска, скрепленной с его внутренней поверхностью может содержать крюковую или петельную рабочую часть.
Техническим результатом является снижение трудоемкости демонтажа и повторного монтажа мата в процессе эксплуатации, снижение веса транспортного средства, обеспечение достаточного усилие контакта при фиксации мата к ТЗИ поверхности и надежность его фиксации в процессе эксплуатации.
Краткое описание чертежей
Для объяснения сущности заявленной ПМ используются следующие графические материалы:
Фиг.1 - показан вид продольного сечения мата для ТЗИ, выполненного по первому варианту ПМ, с 2-мя брусками, размещенными внутри гермопакета, жестко скрепленными (приклеенными) гранями с внутренней поверхностью гермопакета, и текстильными застежками, зафиксированными (приклеенными) на наружной поверхности гермопакета, напротив одной из граней брусков скрепленных с его внутренней поверхностью;
Фиг.2 - установка матов для ТЗИ, выполненных по первому варианту ПМ, на ТЗИ поверхность;
Фиг.3 - частный случай установки матов для ТЗИ, выполненных по первому варианту ПМ, с отбортовками, выполненными при формировании гермопакетов, с зафиксированными (приклеенными) на них лентами текстильных застежек для соединения соседних матов;
Фиг.4 - показан вид продольного сечения мата для ТЗИ, выполненного по второму варианту ПМ, с 2-мя брусками, размещенными и зафиксированными (приклеенными) гранями к внутренней поверхности гермопакета и текстильными застежками, зафиксированными (приклеенными) на наружной поверхности гермопакета, напротив каждой из граней брусков скрепленных с его внутренней поверхностью;
Фиг.5 - вид установки теплозвукоизоляции транспортного средства в 2 слоя, с использованием матов для ТЗИ, выполненных по второму варианту ПМ и матов, образующих второй слой ТЗИ.
Осуществление полезной модели
По техническому замыслу вариантов полезной модели (ПМ), при последующих монтажах, осуществляемых после первоначальной установки, фиксация мата для ТЗИ к теплозвукоизолируемой поверхности (внутренней поверхности фюзеляжа) а также фиксация матов ТЗИ и матов, образующих второй слой, в случае установки ТЗИ в два слоя, будет осуществляться за счет рабочего соединения лент текстильных застежек.
Как известно: текстильная застежка это разъемное изделие, состоящее из двух ворсовых лент, имеющих рабочую поверхность (петельную или крюковую) для образования рабочего соединения (рабочего состояния) между лентами.. Одновременно каждая лента содержат нерабочие поверхности для их фиксации на соединяемые элементы (см. ГОСТ 30019.1-93, Застежка текстильная, Общие технические условия).
Сфера применения систем крепления с использованием текстильных застежек очень обширна, их используют в медицине, авиационном, железнодорожном, морском транспорте, автомобилестроении, в текстильной промышленности.
По первому варианту ПМ: мат для ТЗИ (1), выполнен из ТЗИ материала (2) (например стекловаты АТМ-1МК) обернутого влагонепроницаемым материалом (3) (например стеклотканью СТФ), сформированным (например, сжатым вместе с ТЗИ материалом в нужный размер и сваренным или склеенным по периметру) в гермопакет (4). Внутри гермопакета (4) размещен, по меньшей мере, один брусок (5), выполненный в виде призмы, жестко скрепленный (для исключения возможности перемещения внутри мата, например приклеенной) двумя гранями (6) с внутренней поверхностью гермопакета (7). На наружной поверхности гермопакета (8), напротив одной из граней (6) бруска (5), скрепленной с его внутренней поверхностью (7), зафиксирована (приклеена к нему нерабочей поверхностью одной из лент (10) текстильная застежка (9) (фиг.1).
В частном случае исполнения, гермопакет (4) мата для ТЗИ может содержать отбортовку (13), выполненную при его формировании, с зафиксированной) (например, приклеенной к ней) одной из лент (14) текстильной застежки (15), для соединения с другой лентой (16) текстильной застежки (15), зафиксированной на отбортовке (17) соседнего с ним мата ТЗИ, соответственно (происходит после установки матов для ТЗИ на ТЗИ поверхность).
Формирование гермопакета (4) происходит на стенде, оборудованным приспособлениями, позволяющими фиксировать ТЗИ материал при обертывании вокруг него влагонепроницаемого материала, для получения требуемых из конструктивных соображений ширины, длины и толщины мата и формировать гермопакет (например прижимать ТЗИ материал и периметр влагонепроницаемого материала при сварке или склеивании).
Бруски позиционируют (например, помещают в проделанные выборкой полости в ТЗИ материале) таким образом, чтобы грани, предназначенные для скрепления с внутренней поверхностью гермопакета, находились напротив поверхностей гермопакета, при монтаже обращенных к ТЗИ поверхности и к внутреннему объему транспортного средства, ограниченному этими поверхностями. Для скрепления (фиксации) граней бруска с внутренним поверхностям гермопакета (материалом гермопвкета), на них предварительно наносят соединительный элемент - клеевой слой или двустороннюю липкую ленту. Фиксация осуществляется за счет прижатия с последующей выдержкой.
В случае целесообразности выполнения отбортовки, для обеспечения дополнительной надежности крепления, приспособления стенда обеспечивают ее получение сжатием части водонепроницаемого материала гермопакета с последующей сваркой или склеиванием. Лента текстильной застежки приклеивается к отбортовке, с учетом припусков для соединения с соседним матом после установки на ТЗИ поверхность.
В зависимости от общего конструкторского замысла транспортного средства, может возникнуть необходимость установки матов, выполненных из ТЗИ материала, обернутого влагонепроницаемым материалом, сформированным в гермопакет, в два слоя, последовательно от ТЗИ поверхности (в случае повышенных требований по ТЗИ).
В этом случае, непосредственно к ТЗИ поверхности по может быть зафиксирован мат для ТЗИ выполненный по второму варианту ПМ, при этом маты последующего (второго) слоя (21) будут фиксироваться к наружной поверхности гермопакета (4) матов для ТЗИ (см рис.5), Функциональные элементы, относящиеся к конструкции мата для ТЗИ, выполненного по второму варианту ПМ идентичны по характеристикам и исполнению функциональным элементам первого варианта ПМ (гермопакет (4), брусок (5), размещенный в гермопакете мата и т.д.), поэтому в описании и в графических материалах (фиг.4, 5) им будут соответствовать одинаковые позиции.
Внутри гермопакета (4) мата для ТЗИ с конструкцией, по второму варианту ПМ, размещен, по меньшей мере, один брусок (5), выполненный в виде призмы, жестко скрепленный (для исключения возможности перемещения внутри мата, например приклеенной) двумя гранями (6) с внутренней поверхностью гермопакета (7). На наружной поверхности гермопакета (8) напротив каждой из граней бруска, скрепленной с его внутренней поверхностью, зафиксированы (приклеены нерабочей поверхностью одной из лент (10, 19) текстильные застежки (9, 18).
Технология изготовления комплекта ТЗИ с конструкцией по второму варианту ПМ аналогична технологии изготовления комплекта ТЗИ с конструкцией по первому варианту ПМ и может быть осуществлена с использованием того же оборудования.
Вторая текстильная застежка, предназначенная для соединения мата для ТЗИ и мата образующего второй слой, фиксируется к наружной поверхности гермопакета мата для ТЗИ аналогично текстильной застежки для фиксации мата для ТЗИ к ТЗИ поверхности по первому варианту ПМ.
При выборе размеров матов, целесообразно учитывать конструктивные свойства ТЗИ поверхности (например, в случае изготовления комплекта ТЗИ для фюзеляжа самолета, длина и ширина мата для ТЗИ, противостоящего фюзеляжу может быть равна размерам между шпангоутами и стрингерами).
Маты образующие второй слой могут быть выполнены с большими линейными размерами, чем маты для ТЗИ (находящегося в первом слое), для перекрытия стыков между матами для ТЗИ после их монтажа на ТЗИ поверхность.
Бруски выполняют функцию создающего сопротивление элемента, в направлении прижатия при монтаже мата для ТЗИ как по первому, так и по второму вариантам ПМ, что не может в полной мере обеспечиваться при простом прижатии теплозвукоизоляционного материала, за счет его упругости. За счет выбора соответствующего материала для изготовления бруска можно получить более высокие модули упругости, что обеспечит последующую надежность крепления.
Бруски целесообразно выполнять из вспененного материала (пенопласта, вспененного полиимида или вспененного полиэфира) поскольку эти материалы обладает хорошими ТЗИ свойствами и устойчивостью, позволяющей в дальнейшем обеспечить достаточное усилие прижатия при образовании рабочего соединения между лентами текстильной застежки, в случае направлении усилия прижатия проходящего через брусок.
Предпочтительно, чтобы гранями бруска, скрепляемые с внутренней поверхностью гермопакета были противоположные параллельные грани, однако, из технологической целесообразности, учитывая специфику ТЗИ поверхности, могут быть выбраны другие грани.
Расстояние между гранями бруска, скрепленными с внутренней поверхностью герметичного пакета, определяет толщину мата для ТЗИ в месте крепления, при его фиксации к ТЗИ поверхности, с учетом удвоенной толщины влагонепроницаемого материала.
Линейные размеры граней бруска (5) выбираются большими, чем длина и ширина установленных напротив них лент текстильных застежек (10, 19).
Длины текстильных застежек, количество брусков (5), высота бруска (5) и шаг установки брусков в мате для ТЗИ рассчитываются из условия обеспечения надежности крепления при установке.
Процесс первоначальной установки мата ТЗИ, обусловленный его конструкцией производится следующим образом.
На нерабочие поверхностях лент текстильных застежек (11), не зафиксированных на наружной поверхности гермопакета и находящихся на поверхности мата, конструктивно противостоящей ТЗИ поверхности, наносят фиксирующий элемент, для фиксации к ТЗИ поверхности (12) и прижимают их, через брусок (5) к ТЗИ поверхности (12) При этом лента текстильной застежки (11) фиксируются (приклеивается) к ТЗИ поверхности посредством фиксирующего элемента (фиг.2).
При исполнении ТЗИ в два слоя, после фиксации матов для ТЗИ выполненных по второму варианту к ТЗИ поверхности, на нерабочие поверхностях лент текстильных застежек (20), не зафиксированных на наружной поверхности гермопакета и находящихся на поверхности мата ТЗИ, конструктивно противостоящей матам, образующим второй слой (21), наносят фиксирующий элемент. Маты, образующие второй слой (21) прижимаются к матам для ТЗИ, при этом происходит фиксация (приклеивание) к матам второго слоя (21) ленты текстильной застежки (20), посредством фиксирующего элемента (фиг.5).
Фиксирующий элемент может быть нанесен на нерабочие части лент текстильных застежек также в процессе изготовления мата ТЗИ, при этом для исключения возможности самопроизвольного фиксирования при транспортировке или хранении, на него может быть нанесена защитная пленка. При первоначальной установке защитную пленку с фиксирующих элементов снимают.
При наличии в матах ТЗИ отбортовок (13, 17), рабочие части лент (14, 16) текстильной застежки (15) соседних матов для ТЗИ совмещаются и закрепляются посредством рабочего соединения (фиг.3).
При демонтаже матов для ТЗИ расфиксируют (рассоединяют) рабочие соединения текстильных застежек, при этом ленты текстильных застежек остаются зафиксированными (приклеенными) на поверхностях: гермопакета мата для ТЗИ, ТЗИ поверхности и поверхности мата, образующего второй слой, в случае выполнения ТЗИ в два слоя.
Повторный монтаж проводится в обратном порядке путем фиксации (соединения) рабочих сторон лент текстильных застежек.
При демонтаже может быть применен инструмент, отжимающий крюковую часть текстильной застежки от петельной, поэтому, в частных случаях исполнения, исходя из удобства демонтажа, к наружным поверхностям гермопакетов каждого из матов для ТЗИ может быть прикреплена лента текстильной застежки, содержащая как крюковую, так петельную части.
Для удобства повторного позиционирования при последующем монтаже с использованием матов для ТЗИ, целесообразно выполнить соответствующую маркировку на поверхностях их гермопакетов и ТЗИ поверхности во время первой установки.
Поскольку соединение мата для ТЗИ (1) с ТЗИ поверхностью (12) и, в случае соединения мата для ТЗИ по второму варианту исполнения ПМ с матами образующими второй слой (21), происходит за счет текстильных застежек, соединения являются легко разъемным и не теряющим своих фиксирующих качеств при повторных демонтажах и монтажах в процессе эксплуатации транспортного средства (фюзеляжа самолета).
Отсутствие потребности в дополнительных (кроме текстильных застежек) средствах крепления мата для ТЗИ снизит массу транспортного средства.
Направление усилия прижатия при соединении лент текстильной застежки, направленное через жесткий брусок, обеспечит усилие прижатия, достаточное для создания надежного соединения.