СИСТЕМА И СПОСОБ СМЯГЧЕНИЯ НЕГАТИВНОГО ТЕПЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВНУТРЕННЕГО ДАВЛЕНИЯ В ШИНЕ
SYSTEM AND METHOD OF MITIGATION OF NEGATIVE HEAT EFFECTS ON ELECTRONIC INSTRUMENTS FOR MEASURING INTERNAL PRESSURE IN TIRE

Область техники
Настоящее изобретение в целом относится к системам для смягчения негативного теплового воздействия на электронные приборы для измерения внутреннего давления в шины и, в частности, к системам для измерения внутреннего давления в шине (далее "СИДШ"), выполненным с возможностью монтажа на колесе транспортного средства, которое использует электронные приборы относительно низкой стоимости.
Уровень техники
Температуры авиационного тормоза и колеса постоянно увеличиваются. Есть много периодических, пиковых температур, испытываемых корпусом электронных приборов для измерения внутреннего давления в шине, установленном на колесе, а он связан с внутренними электрическими компонентами.
Большое воздушное судно генерирует большое количество тепла в своих колесах во время посадки, руления и взлета. Это обусловлено теплопроводностью от тормозов. Так как резиновые шины имеют плохую теплопроводность, тепло может накапливаться в колесе быстрее, чем оно может быть рассеяно, особенно на воздушных судах, выполняющих многократные взлеты и посадки, чрезмерно длинные дистанции руления или прерванные взлеты. Если пилот не знает всегда о результирующем росте температуры, это может привести к опасным последствиям разрыва шины. Для предотвращения этого часто бывает необходимо применить обязательный безопасный период охлаждения между полетами, и это может стать ограничивающим фактором в оборотном времени воздушного судна.
Фактическая температура шины зависит от многих факторов, таких как количество предыдущих полетов, температура воздуха, вес воздушного судна, расстояние руления и использование тормозов. Обязательный безопасный период охлаждения, в целом, не может принять все эти факторы во внимание и часто является излишне длинным.
Устройства для проверки давления в шине воздушного судна хорошо известны. Одна из форм содержит механический прибор, аналогичный тому, что впервые изобретен более ста лет тому назад. Более современные устройства используют электромеханический датчик.
Однако такими устройствами возможно только проверить давление в шинах, когда они находятся при известной эталонной температуре, а это обычно означает, что температура шины должна быть равной или близкой к температуре окружающей среды, в противном случае горячий газ внутри шины будет находиться при большем давлении, чем соответствующий газ в холодном состоянии, и тепловые деформации сделают показания давления недостоверными.
Например, в Соединенных Штатах федеральное авиационное управление (ФАУ) выразило пожелание, чтобы давление в шинах проверялось каждый день, но авиакомпании заявили, что это не может быть достигнуто на практике, потому что воздушное судно часто находится в постоянной эксплуатации до трех недель без перерыва, и воздушное судно не находится на земле в этот период достаточно долго для того, чтобы шины охладились достаточно для того, чтобы осуществить надежную проверку.
Из-за высоких температур могут потребоваться дорогие и необычайно высокотемпературные электронные приборы.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является обеспечение усовершенствованной системы для смягчения негативного теплового воздействия на электронные приборы для измерения внутреннего давления в шине.
Другой задачей настоящего изобретения является обеспечение усовершенствованных систем для СИДШ, выполненных с возможностью монтажа на колесе транспортного средства, которое использует электронные приборы низкой стоимости.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является обеспечение СИДШ, скомпонованной/соединенной с ободом колеса воздушного судна.
Еще одной задачей настоящего изобретения является обеспечение СИДШ с внутренней изоляцией, расположенной во внутренней части корпуса.
Еще одной задачей настоящего изобретения является обеспечение СИДШ с внутренней изоляцией, выполненной с возможностью снижения температуры электронных приборов достаточно, чтобы позволить использование электронных приборов, приспособленных и работоспособных при 125°С.
Еще другой задачей настоящего изобретения является обеспечение СИДШ изоляцией, выполненной с возможностью обеспечения, чтобы внутренняя температура и кожух для электронных приборов не превышали 125°С.
Эти и другие задачи настоящего изобретения достигаются в узле измерения теплового давления, соединенном с ободом колеса воздушного судна. Корпус выполнен с возможностью закрепления на наружной поверхности колеса. Кожух электронных приборов установлен в корпусе. Электронные приборы установлены в кожухе электронных приборов и выполнены с возможностью обработки сигнала, принимаемого от удаленного датчика, который измеряет внутреннее давление в шине и температуру. Внутренняя изоляция установлена с внутренней стороны корпуса. Внутренняя изоляция выполнена с возможностью снижения температуры электронных приборов достаточно, чтобы позволить использование низкотемпературных электронных приборов при номинальных 125°С.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 иллюстрирует вид сечения одного из вариантов осуществления СИДШ по настоящему изобретению.
Фиг. 2 иллюстрирует вид сечения другого варианта осуществления СИДШ по настоящему изобретению.
Фиг. 3 иллюстрирует вариант осуществления настоящего изобретения, где колпак включает в себя внутренний изолятор, установленный на верхней крышке основной части колпака.
Фиг. 4 иллюстрирует вариант осуществления настоящего изобретения с датчиком давления, соединенным с ободом шины.
Фиг. 5 иллюстрирует вариант осуществления настоящего изобретения с одним из вариантов осуществления верхней крышки колпака.
Фиг. 6 иллюстрирует вариант осуществления настоящего изобретения с внутренними и внешними изоляторами.
Фиг. 7 иллюстрирует вид в перспективе варианта осуществления по фиг. 6.
Фиг. 8 иллюстрирует вариант осуществления настоящего изобретения со специфическими изоляторами.
Фиг. 9 иллюстрирует колпак, прикрепленный тремя винтами или аналогичными структурами, которые удерживают его на ступице колеса транспортного средства.
Фиг. 10 иллюстрирует колпак, отделенный от колеса по фиг. 9.
Фиг. 11 представляет собой покомпонентный вид колпака с внутренней и внешней изоляцией.
Фиг. 12 иллюстрирует вариант осуществления с основной частью колпака и внешней изоляцией по варианту осуществления по фиг. 11.
Фиг. 13 иллюстрирует другой вариант осуществления, в котором предусмотрены только внутренние изоляторы.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
Фиг. 1 и 2 иллюстрируют СИДШ 10 по настоящему изобретению, иллюстрирующую внутреннюю часть корпуса, также известную как колпак 12, с экранированными электронными компонентами, в целом обозначенными как 14.
На фиг. 1 внутренняя изоляция 16а используется для обеспечения тепловой изоляции внутренних электронных приборов 14 низкой стоимости, используемых для измерения внутреннего давления в шине и/или измерения температуры и контроля. Рассеяние тепла проиллюстрировано.
На фиг. 2 предусмотрена внешняя изоляция, которая может включать в себя термически изолирующий кожух 17А, тепловую изолирующую воздушную прокладку 17В или изолирующий наполнитель 17С и теплопроводную прокладку 19.
В одном варианте осуществления настоящее изобретение обеспечивает СИДШ 10, которая выполнена с возможностью установки на колесо или обод 18 воздушного судна. СИДШ 10 включает в себя корпус с основной частью, в целом обозначенный как 12 иногда известный как колпак для электронных приборов 14. Колпак 12 может быть прикреплен посредством множества винтов 20 или эквивалентных структур к ступице колеса или ободу 18 шины и покрывать все или часть осевого отверстия ступицы колеса. СИДШ 10 включает в себя электронные приборы 14 в кожухе 24, которые обрабатывают сигнал, принятый от датчика 26, который измеряет внутреннее давление в шине и/или температуру. В различных вариантах осуществления датчик 26 может измерять другие параметры. В неограничивающем примере датчик 26 давления может быть основан на пьезорезистивной или пьезоэлектрической технологии, включая, но, не ограничиваясь ими, описанными в патенте США 5996419, публикации США № 2002/0073783, включенные в данный документ полностью посредством ссылки.
На фиг. 3 варианта осуществления колпак 12 включает в себя внутренний изолятор 16а, установленный на верхней крышке 12а основной части колпака 12. Как проиллюстрировано, внутренний изолятор 16а имеет форму кольца, но и другие геометрические конфигурации применимы. Изолятор 16а может быть установлен в любом месте внутри узла, где он будет ограничивать поток тепла в электронные приборы 14. В этом варианте осуществления отсутствует внешний изолятор 16b между колпаком 12 и колесом транспортного средства. Фиг. 4 представляет, что датчик 26 давления соединен с ободом 18 шины и электрически соединен с электронными приборами 14 и кожухом 24 электронных приборов, установленным внутренне в колпаке в 12. Изоляция имеет достаточную изолирующую способность и она установлена для обеспечения того, чтобы внутренняя часть кожуха 24 электронных приборов имела температуру 125°С или менее.
Фиг. 5 иллюстрирует колпак 12, с верхней крышкой колпака 12, по варианту осуществления по фиг. 9. Опять же, хотя внутренний изолятор 16а представлен как имеющий кольцевую конфигурацию, он может быть в самых различных геометрических конфигурациях, а также может быть установлен на различных поверхностях; в случае, отмеченном выше, изолятор 16а может быть расположен в любом месте внутри узла, где он будет ограничивать поток тепла на электронные приборы 14.
Электронные приборы 14 подвергаются применению при повышенных температурах, когда имеются тормоза на колесе. Система и способы по настоящему изобретению замедляют передачу тепла различными способами передачи, включающими в себя, но не ограничиваясь ими, излучение, проводимость и конвекцию, от колеса и тормозов в электронные приборы 14, присутствующие в СИДШ 10. Это повышает способность стандартных электронных приборов 14 функционировать эффективно. Высокотемпературные электронные приборы 14, которые могут эффективно работать при температуре выше 125°С, являются дорогостоящими и выпускаются только на заказ. Обычно низкотемпературные электронные приборы 14, например, для температур меньше чем 125°С, являются более широкодоступными, недорогими, готовыми коммерческими товарами. В соответствии с настоящим изобретением, большее снижение затрат достигается использованием низкотемпературных электронных приборов 14, которые могут выдержать температуру не больше чем 125°С, 120°С и 115°С. Таким образом позволяя применение технологии с более широким рынком.
На фиг. 6 варианта осуществления предусмотрены внутренний 16(а) и внешний 16b изолятор(ы). Также проиллюстрированным является установленный датчик 26, который соединен с электронными приборами 14 через кабелепровод. Внешняя изоляция может находиться между ступицей колеса и колпаком 12. Внутренняя изоляция может быть в виде шайбы, подобной плоскому кольцу для ограничения теплового потока в одном направлении, или профилированной пространственной структурой 3, для ограничения теплового потока во всех направлениях, датчик 26 может быть датчиком давления, включая, но не ограничиваясь, пьезоэлектрическим, пьезорезистивным или MEMS (микроэлектромеханическим) датчиком давления.
Фиг. 7 представляет собой вид в перспективе основной части колпака 12 по фиг. 6, включающей в себя как внутренний 16(а), так и внешний 16b изолятор.
Обращаясь сейчас к покомпонентному чертежу по фиг. 8, внутренний и внешний изоляторы 16а и 16b предусмотрены в одном и том же нижнем корпусе 12b колпака. Это обеспечивает ряд преимуществ. Основной путь теплового потока от ступицы колеса в кожух 24 электронных приборов является ограниченным, вторичная теплопередача от кожуха в электронные приборы 14 также является ограниченной. Внешний изолятор 16b соединен с основной частью колпака 12 через крепежные элементы, которые могут быть термически изолированы через изоляторы 16b, как описано выше. Элемент корпуса основной части колпака 12 включает в себя внутренний изолятор 16а. Назначением основной части колпака 12 является позиционирование и поддержка вращающегося элемента катушки на колесе, который взаимодействует с сопряженным неподвижным элементом катушки на оси, а также для обеспечения защитного кожуха 24 для электронных приборов 14. Датчик частоты вращения колеса, взаимодействующий с изоляторами 16а и/или 16b, также предусмотрен, чтобы изолировать электронные приборы 14 от теплопроводящих элементов. Как представлено на фиг. 8, внутренние изоляторы 16а предусмотрены: (I) внешним кольцевым изолятором 16а, (II) цанговым изолятором 16а и (III) профилированным внутренним изолятором 16а в основной части колпака 12.
Обращаясь сейчас к фиг. 9, колпак 12, как представлено, прикрепляется тремя винтами 20, или эквивалентными структурами, которые удерживают колпак 12 на ступице колеса транспортного средства. Количество крепежных элементов является произвольным и зависит от индивидуальной формы применения. Колпак 12 закрывает осевое отверстие или внешнюю поверхность колеса. Внешняя теплоизоляция предусмотрена на внешней поверхности колпака 12, которая взаимодействует с колесом. В этом варианте осуществления внешняя теплоизоляция расположена дистально от электронных приборов 14 (не показаны), установленных во внутренней части колпака 12. Фиг. 10 иллюстрирует колпак 12, отделенный от колеса по фиг. 9.
Фиг. 11 представляет собой покомпонентный вид колпака 12 как с внутренней, так и с внешней изоляцией. Крышка 12a колпака связана с основной частью колпака 12. Внутренние изоляторы 16а предусмотрены. В одном варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 11, внутренние изоляторы 16а включают в себя изолирующую втулку 16а и изолирующую шайбу 16а, которые изолируют металлическую гильзу 16 от кожуха 24 электронных приборов, который на фиг. 11 не представлен. Внешний изолятор 16b включает в себя множество изоляторов 16b крепежных элементов. Крепежные элементы связаны с основной частью колпака 12. В одном варианте осуществления крепежные элементы являются проводниками тепла, включая, но не ограничиваясь ими, металлические винты 20, которые соединяют основную часть колпака 12 с внешним изолятором 16b. Внешняя изоляция предусмотрена во взаимосвязи с крепежными элементами для уменьшения и/или устранения теплопередачи от колеса через крепежные элементы в колпак 12 и в электронные приборы 14. На фиг. 11 варианта осуществления внешние изоляторы 16b винтов предусмотрены.
Фиг. 12 иллюстрирует основную часть колпака 12 и внешнюю изоляцию по варианту осуществления по фиг. 11.
Фиг. 13 иллюстрирует другой вариант осуществления, в котором предусмотрены только внутренние изоляторы 16а. В этом варианте осуществления изоляторы 16а могут быть цанговым изолятором 16а и двумя дополнительными изоляторами 16а, сконфигурированными как плоские кольцеобразные пластины.
В одном варианте осуществления электронные приборы 14 могут включать в себя ASIC (специализированную интегральную схему), которая обрабатывает сигнал, генерируемый датчиком 26 давления, для получения первого выходного аналогового сигнала давления. Обработанный выходной сигнал давления подается посредством электрического кабелепровода по первой линии аналогового сигнала к микропроцессору системного блока управления. С другой стороны, СИС может генерировать цифровой выходной сигнал давления, и в этом случае линия цифрового сигнала соединяет СИС с микропроцессором. Электрический кабелепровод может дополнительно включать в себя контакты для источника питания и заземления (не показаны).
После определения того, что датчик 26 неисправен, микропроцессор отключает HBA (адаптер главной шины) и генерирует предупредительный сигнал для эксплуатанта воздушного судна. Предупреждающий сигнал может быть подсветкой света на приборной панели воздушного судна (не показана). Микропроцессор генерирует оцененный сигнал давления. Микропроцессор может непрерывно контролировать сигнал давления во время эксплуатации воздушного судна.
Другие варианты осуществления изобретения будут очевидны для специалистов в данной области из рассмотрения описания и практического применения изобретения, раскрытого в данном документе. Подразумевается, что описание и примеры следует рассматривать только как иллюстративные, а истинный объем и сущность изобретения указываются в прилагаемой формуле изобретения.