ИЛЛЮМИНАТОР
WINDOW

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к конструкциям иллюминаторов и к способам увеличения площади иллюминаторов, а также к применению иллюминаторов на летательных аппаратах.
ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В современных пассажирских летательных аппаратах ввиду существующих ограничений, связанных с требованиями к прочности конструкции фюзеляжа, часто могут использоваться только очень небольшие иллюминаторы. Одним из ограничивающих конструктивных факторов, приводящих к уменьшению ширины иллюминаторов летательных аппаратов, являются, например, линии подвода воздуха, которые обычно проходят вверх от пола кабины под внутренней обшивкой фюзеляжа для обеспечения пассажиров свежим воздухом. В такой конструкции линии подвода воздуха проходят между двумя поперечными несущими конструкциями, и в этой зоне между несущими конструкциями должны быть дополнительно размещены проемы для иллюминаторов, так что линии подвода воздуха и иллюминаторы располагаются в одной и той же зоне. Однако поскольку в результате ограничений, связанных с обеспечением необходимой прочности конструкции фюзеляжа, расстояния между поперечными несущими конструкциями не могут быть произвольно увеличены, то иллюминаторы летательных аппаратов имеют очень малые размеры.
Эту проблему можно решить, например, путем уменьшения размеров линий подачи воздуха. Однако такое уменьшение размеров чревато тем, что усиливается шум, создаваемый воздушным потоком, и то же время увеличиваются потери давления воздуха. Уменьшить уровень шума можно за счет использования устройств подачи воздуха, имеющих достаточно большую ширину, однако в этом случае необходимо будет уменьшать размер иллюминаторов. Кроме того, высота иллюминаторов летательных аппаратов ограничивается балками лонжеронов конструкции фюзеляжа.
Обычно иллюминатор летательного аппарата представляет собой конструкцию с двумя элементами остекления. В патентах ЕР 0936138, US 5,884,865 и ЕР 0846616 описываются способы установки иллюминаторов летательных аппаратов. В такой конструкции внешний элемент остекления иллюминатора прикрепляется к внешней обшивке фюзеляжа, а внутренний элемент остекления прикрепляется к внутренней обшивке фюзеляжа. Промежуточное пространство часто используется для изоляции внутреннего пространства летательного аппарата от действия температур и давлений окружающей среды. Поскольку температуры за бортом довольно низкие, то внешний элемент остекления часто очень сильно охлаждается, поэтому изнутри на нем происходит конденсация влаги. Для предотвращения конденсации пространство между элементами остекления может вентилироваться с использованием каналов удаления конденсата.
В патенте ЕР 1510454 описывается часть фюзеляжа, в которой размещена изоляция и линии для подачи воздуха. Для обеспечения достаточного места для размещения иллюминаторов линии подачи воздуха обходят проемы для вентиляторов в соответствии с довольно сложной схемой. Однако, как уже указывалось выше, в результате уменьшения размеров поперечного сечения линий подачи воздуха возникает неприятный шум проходящего воздушного потока. В частности техническое решение, предлагаемое в патенте ЕР 1510454, не обеспечивает возможности эффективного увеличения размеров иллюминаторов.
В патенте US 6,601,799 описывается конструкция, обеспечивающая увеличение площади внутреннего элемента остекления иллюминатора летательного аппарата. При такой конструкции во внутренней обшивке делается проем большего размера. В этом случае обеспечивается больший размер внутреннего элемента остекления, однако внешний элемент остекления при этом не увеличивается.
В ЕР 0713559 В1 описывается корпус наземного транспортного средства или летательного аппарата, в котором пилоны крыши или потолка поддерживаются опорами из прочного прозрачного или полупрозрачного материала, обладающего высокой несущей способностью.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Таким образом, имеется потребность в конструкции иллюминатора, обеспечивающей повышенный комфорт для пассажиров.
В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения предлагается конструкция иллюминатора для летательного аппарата, в частности, обеспечивающая увеличение площади иллюминатора и содержащая по меньшей мере один первый установочный элемент. По меньшей мере один первый установочный элемент предназначен для транспортировки текучих сред, и в то же время он содержит прозрачную часть. В такой конструкции прозрачная часть по меньшей мере одного первого установочного элемента перекрывается с первой поверхностью иллюминатора таким образом, чтобы через зону перекрытия могли проходить световые волны видимой части спектра.
В соответствии еще с одним вариантом осуществления изобретения предлагается способ увеличения площади иллюминатора, в котором на первой стадии устанавливается по меньшей мере один первый установочный элемент, содержащий первую прозрачную часть, перекрывающую по меньшей мере одну первую поверхность иллюминатора таким образом, чтобы через зону перекрытия могли проходить световые волны видимой части спектра.
В соответствии еще с одним вариантом осуществления изобретения предлагается летательный аппарат, содержащий предлагаемый в изобретении иллюминатор, конструкция которого обеспечивает увеличение площади иллюминатора.
В соответствии еще с одним вариантом осуществления изобретения предлагаемый в изобретении иллюминатор применяется на летательном аппарате.
Настоящее изобретение может обеспечивать существенное повышение уровня комфорта пассажиров путем увеличения площади иллюминатора, в результате чего заметно улучшается обзор окружающего пространства. В современных летательных аппаратах размеры иллюминаторов ограничиваются пространством, имеющимся между двумя поперечными несущими элементами. За счет использования прозрачного установочного элемента в соответствии с вариантом осуществления изобретения вся зона между двумя поперечными несущими элементами может быть использована для размещения иллюминатора, поскольку первая поверхность иллюминатора и прозрачная часть первого установочного элемента перекрываются по меньшей мере частично вместо размещения их рядом друг с другом, как это осуществляется в известных конструкциях. Кроме увеличения площади иллюминатора и соответствующего повышения уровня комфорта пассажиров также может быть обеспечена более эффективная транспортировка текучей среды с использованием первого установочного элемента, поскольку за счет увеличенного поперечного сечения первого установочного элемента существенно снижается уровень шума воздушного потока, который обычно возникает при прохождении потока по узким воздуховодам.
В контексте настоящего описания термин "текучая среда" относится, в частности, к любой жидкости или к любому газу, а также к смесям газа и жидкости, в особенности представляющим собой оптически прозрачные среды. Таким образом, изобретение содержит, в частности, по меньшей мере частично прозрачные линии подачи газа (например, для подачи воздуха в пассажирский салон), линии подачи жидкости (например, для подачи в туалеты летательного аппарата свежей воды) и т.п.
В контексте настоящего описания заявки термин "установочный элемент" относится, в частности, к любому элементу, который подходит для установки в сложной системе, например для установки на летательном аппарате.
Типичными областями применения настоящего изобретения являются различные виды транспорта, в частности самолеты, дирижабли или воздушные суда, автобусы, поезда, пассажирские автомобили, грузовые автомобили, корабли и т.п.
Прозрачные материалы известны среднему специалисту в данной области техники; такие материалы описаны, например, в публикации японской заявки JP 09072761, а также в заявке US 2004/0062934. В заявке JP 09072761 описывается стеклянная панель, которая может быть покрыта оксидом титана, так что возможно получение линейной прозрачности порядка 50%. В заявке US 2004/0062934, напротив, описывается прозрачная многослойная структура. Световые волны видимой части спектра в достаточно широком диапазоне могут проходить через такие материалы. Кроме того, такие материалы можно легко формовать, так что могут быть получены изделия, имеющие сложную конфигурацию. Такие материалы также могут использоваться в настоящем изобретении.
В соответствии еще с одним вариантом осуществления настоящего изобретения конструкция иллюминатора содержит по меньшей мере один второй установочный элемент, содержащий прозрачную часть, которая перекрывается по меньшей мере с одной первой поверхностью иллюминатора, так что через зону перекрытия могут проходить световые волны видимой части спектра.
В соответствии еще с одним вариантом осуществления изобретения второй установочный элемент может быть выбран из группы элементов, содержащей шпангоуты, ребра жесткости и другие несущие конструкции. Современные материалы обеспечивают возможность создания прозрачных конструкций, которые, тем не менее, могут обладать высокой несущей способностью. Таким образом, имеется возможность создания прозрачных поперечных и продольных несущих элементов. Соседние иллюминаторы летательного аппарата, которые в известных конструкциях разнесены друг от друга, могут быть соединены для формирования одного большого иллюминатора. Кроме того, можно объединять не только два иллюминатора, но и большее их число, так что может быть получен почти полностью прозрачный фюзеляж или большой панорамный иллюминатор. Поскольку пространство между продольными и поперечными несущими элементами может быть полностью использовано благодаря прозрачности установочных элементов, то обеспечивается также возможность создания оптимальной конструкции за счет использования более тонких продольных несущих и поперечных элементов, которые могут быть размещены на меньших расстояниях друг от друга. В результате можно уменьшить общий вес и затраты.
В соответствии еще с одним вариантом осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один второй установочный элемент может быть выполнен таким образом, чтобы он формировал внутреннюю обшивку пассажирского салона. В этом случае за счет использования прозрачных материалов или установочных элементов могут формироваться совершенно новые схемы компоновки пассажирской кабины. Например, могут быть созданы современные легкие конструкции иллюминаторов, создающие для пассажиров приятное ощущение окружающего пространства.
В соответствии еще с одним вариантом осуществления изобретения по меньшей мере один первый установочный элемент содержит по меньшей мере одно впускное и по меньшей мере одно выпускное отверстия для текучей среды. Поскольку больше не существует ограничений по размещению иллюминаторов, поскольку первый установочный элемент прозрачен, то имеется возможность оптимального размещения по меньшей мере одного или нескольких впускных и/или выпускных отверстий для текучей среды, так чтобы можно было обеспечить существенное улучшение циркуляции текучей среды. В этом случае, например, можно будет существенно снизить уровень шумов, создаваемых потоком, или мощность, потребляемую системой подачи текучей среды.
В соответствии еще с одним вариантом осуществления настоящего изобретения иллюминатор содержит дополнительно первую поверхность, которая прикреплена к обшивке летательного аппарата и/или закреплена в ней таким образом, чтобы внутреннее пространство летательного аппарата было надежно изолировано от температур и давлений окружающей среды.
Еще в одном варианте осуществления настоящего изобретения первая поверхность иллюминатора составляет единое целое с прозрачной частью по меньшей мере одного первого установочного элемента (например, изготовлены из одной части и/или изготовлены из одного материала) и/или с прозрачной частью по меньшей мере одного второго установочного элемента. В этом случае можно отказаться от сложных конструкций, таких как, например, конструкции иллюминаторов с двойным остеклением. Для обеспечения надежной изоляции от температур и давлений окружающей среды может быть достаточно одного элемента остекления иллюминатора, в результате чего можно существенно уменьшить вес и затраты.
В соответствии еще с одним вариантом осуществления изобретения по меньшей мере один первый установочный элемент и/или по меньшей мере один второй установочный элемент содержит прозрачные проводники электричества и/или световоды для передачи сигналов. С использованием современных материалов передача сигналов может быть обеспечена с помощью прозрачных линий. В этом случае необходимые линии передачи сигналов или силовые линии также могут быть проложены через зону иллюминатора летательного аппарата, и соответственно, площадь иллюминатора может быть дополнительно увеличена.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения по меньшей мере один первый установочный элемент содержит в своей прозрачной части по меньшей мере одно вентиляционное отверстие для обеспечения вентиляции первой поверхности иллюминатора. Таким образом, создается система предотвращения конденсации без необходимости использования дополнительных установочных частей. С помощью простых каналов в первом установочном элементе, обеспечивающем транспортировку текучей среды с использованием соответствующей вентиляции первой поверхности иллюминатора, элемент остекления иллюминатора может нагреваться или осушаться, в результате чего может быть обеспечен способ предотвращения конденсации, отличающийся очень малым весом используемой конструкции и эффективный с экономической точки зрения.
В соответствии еще с одним вариантом осуществления изобретения конструкция иллюминатора содержит вторую поверхность, причем между первой и второй поверхностями иллюминатора проходят прозрачные первые установочные элементы и/или прозрачные вторые установочные элементы. Это дает возможность обеспечения неограниченных прозрачных зон в фюзеляже без ослабления прочностных характеристик несущей конструкции. В этом случае могут быть созданы длинные панорамные окна, в результате чего открывается великолепный вид для пассажиров, то есть комфортность полета будет повышена.
Варианты предлагаемого в изобретении устройства также относятся к способу и к летательному аппарату, а также к их применению и наоборот.
Конструкция или узел иллюминатора в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, в том числе и вышеуказанные варианты, могут обеспечить возможности для повышения комфорта пассажиров в полете путем расширения поля обзора, в то время как используемая конструкция заметно упрощается по сравнению с известными техническими решениями. С использованием прозрачных материалов отпадают ограничения, связанные с перекрытием установочных элементов, причем могут перекрываться несколько таких элементов. При использовании наложения нескольких различных слоев прозрачных установочных элементов, каждый из которых может выполнять различающиеся функции, могут быть получены любые необходимые конфигурации иллюминаторов. Кроме того, в этом случае снимаются ограничения, связанные с ослаблением несущей конструкции или с перекрытием установочных элементов. Также достоинством изобретения является создание более простых конструкций иллюминаторов, поскольку несмотря на простоту обеспечивается необходимая прочность, и в результате предлагаемое техническое решение обеспечивает снижение веса и является эффективным с экономической точки зрения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Ниже описываются более подробно несколько вариантов осуществления настоящего изобретения в целях его иллюстрации и обеспечения лучшего понимания, и при этом делаются ссылки на прилагаемые чертежи. На чертежах показано:
фиг.1 - схематический вид установленного иллюминатора.
Фиг.2 - схематический вид иллюминатора, конструкция которого обеспечивает возможность увеличения его размера по высоте.
Фиг.3 - схематический вид внутреннего устройства конструкции.
Фиг.4 - схематический вид иллюминатора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.5 - схематические виды различных вариантов осуществления первого установочного элемента.
Фиг.6 - схематический вид изнутри конструкции в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.7 - схематический вид иллюминатора, установленного с использованием вторых установочных элементов.
Фиг.8 - вид в перспективе компоновки пассажирского салона.
Фиг.9 - схематический вид в перспективе пассажирского салона с иллюминаторами, выполненными в соответствии с настоящим изобретением и в соответствии с известными техническими решениями.
Фиг.10-13 - схематические виды в перспективе пассажирского салона с иллюминаторами, выполненными в соответствии с изобретением.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Одинаковые или сходные компоненты на различных чертежах имеют одинаковые ссылочные обозначения.
Чертежи являются схематическими и выполнены без соблюдения масштаба.
На фиг.4 представлен схематический вид конструкции, обеспечивающей увеличение площади иллюминатора летательного аппарата в соответствии с одним из вариантов реализации настоящего изобретения. Над иллюминатором 2, 7, установленным в фюзеляже 1, имеется первый установочный элемент 5, выполненный в соответствии с первым вариантом изобретения, который содержит прозрачную зону, перекрывающую по меньшей мере часть проема иллюминатора 2, 7. В первом установочном элементе 5 может транспортироваться текучая среда, и может быть занято меньше пространства за счет размещения первого установочного элемента поверх иллюминатора.
На фиг.1 показан вид известного иллюминатора, установленного на пассажирском самолете. Линии 5 подачи воздуха проложены в фюзеляже 1 вокруг проемов иллюминаторов 2, 7. Для усиления фюзеляжа 1 с определенным шагом установлены шпангоуты 3 и лонжероны 4, причем из соображений прочности конструкции расстояния между ними не должны превышать определенных величин. В результате остается очень малая полезная площадь, на которой может быть установлен иллюминатор 2, 7.
На фиг.2 иллюстрируется известный вариант увеличения площади иллюминатора по меньшей мере по высоте. В конструкции фюзеляжа 1 имеются зоны для установки иллюминаторов 2, 7, размеры которых в связи с размещением шпангоутов 3 и лонжеронов 4 могут быть увеличены только по высоте.
На фиг.3 показано поперечное сечение известной конструкции иллюминатора. Первая поверхность иллюминатора 2, 7 находится на внешней стороне фюзеляжа 1. Вторая поверхность иллюминатора находится на внутренней стороне салона летательного аппарата. Между указанными поверхностями иллюминатора находятся зоны 6 вентиляции, обеспечивающие изоляцию и предотвращающие конденсацию влаги на холодной внешней первой поверхности иллюминатора 2, 7. На соответствующих краях показаны ограничивающие шпангоуты 3, причем линии 5 подачи воздуха размещены между шпангоутами 3 и проемом иллюминатора 2, 7. Таким образом, ясно, что увеличить ширину зоны для установки иллюминатора практически невозможно. Любое уменьшение размеров линий 5 подачи воздуха будет приводить к нежелательному увеличению шума воздушного потока до такой степени, что для пассажиров может быть неприятно его назойливое действие.
На фиг.4 представлен вид предлагаемой в изобретении конструкции, обеспечивающей увеличение площади иллюминатора летательного аппарата. Как уже указывалось, фюзеляж 1 усиливается шпангоутами 3 и лонжеронами 4. Между шпангоутами 3 и лонжеронами 4 имеется зона иллюминатора 2, 7, которая перекрыта прозрачной частью первого установочного элемента 5. Таким образом, пассажиры могут комфортно обозревать окружающее пространство сквозь прозрачную часть первого установочного элемента 5 и сквозь первую поверхность иллюминатора 2, 7. Поскольку размер первого установочного элемента 5 может свободно варьироваться, то большее количество текучей среды может передаваться с более низким уровнем шума, так что можно существенно снизить степень неудобства, причиняемого пассажирам шумом, и предотвратить падение давления.
На фиг.5 представлены различные варианты первого установочного элемента 5. Например, в первом варианте первый установочный элемент 5 может содержать впускное и выпускное отверстия для воздуха. Для улучшения распределения или циркуляции может быть также использован вариант с двумя или большим числом впускных и выпускных отверстий для воздуха, так чтобы существенно оптимизировать характеристики потока. Первый установочный элемент 5 может быть устроен таким образом, чтобы его форму можно было варьировать.
На фиг.6 представлен вид сечения по линии А-А фиг.5, на котором схематически показан вид конструкции иллюминатора, устроенного в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения. Как можно видеть на фиг.5, хотя шпангоуты 3 ограничивают зону размещения иллюминатора, однако эта зона распространяется на зону линии 5 подачи воздуха, поскольку первый установочный элемент 5 и элементы остекления иллюминатора 2, 7 расположены один над другим, так что они могут совместно использовать все пространство между шпангоутами 3.
На фиг.7 представлен еще один вариант, позволяющий увеличить площадь иллюминатора для летательного аппарата. Если использовать прозрачные поперечные несущие конструкции 3, то две поверхности смежных иллюминаторов 2, 7, 8 могут быть объединены для формирования большого панорамного иллюминатора 10. Это становится возможным, потому что второй крепежный элемент 9, который содержит, например, прозрачные поперечные несущие конструкции 9, прозрачен, так что он может перекрывать зону иллюминатора, не мешая смотрящим в него пассажирам.
На фиг.8 показана обычная компоновка пассажирского салона летательного аппарата с иллюминаторами, имеющими небольшие размеры.
На фиг.9-13 представлены варианты предлагаемой в изобретении конструкции, обеспечивающей увеличение площади иллюминатора летательного аппарата. В результате существенного увеличения площади иллюминаторов 2, 7 для пассажиров создается оптимальное ощущение пространства, которое существенно повышает комфорт в полете. Разница особенно ощущается на фиг.9. С использованием предложенной в настоящем изобретении конструкции иллюминаторов 2', 7' их площадь значительно увеличивается по сравнению с известными конструкциями иллюминаторов 2, 7.