ВАКУУМНАЯ ТУАЛЕТНАЯ СИСТЕМА САМОЛЕТА

Полезная модель относится к бытовому оборудованию самолетов, в частности, к туалетным системам пассажирских самолетов и может найти применение в туалетных системах железнодорожного и водного транспорта.
Известны вакуумные туалетные системы самолетов (US 4521925, МКИ E 03 D 3/10; ЕР 704372, МКИ B 64 D 11/02; Vacuum Toilet Systems - проспект фирмы Evac, Copyright 1987, Envirovac Inc. RU 2038267, МКИ 6 B 64 D 11/02 - прототип), содержащие сборный бак, унитазы с клапанами сброса, дренажный трубопровод, соединяющий унитазы с баком, насос для создания вакуума в баке, воздуховод, соединяющий вакуумный насос с баком и управляющую аппаратуру. Недостатком известных решений является то, что при срабатывании системы, то есть при открытии клапана сброса на унитазе отходы под действием разрежения с большой скоростью попадают в сборный бак, при этом частицы отбросов вместе с воздухом могут всасываться насосом и повредить насос. Конструктивно сборный бак в известных решениях выполнен цилиндрической или шаровидной конфигурации с внутренними перегородками, которые делят внутренне пространство на сообщающиеся между собой зоны и предотвращают попадание частиц отбросов в насос.
Однако у сборного бака цилиндрической формы есть недостаток - при эксплуатации системы образуется несливаемый остаток отходов, который в случае замерзания может повредить конструкцию. Используемая на практике емкость бака эллиптической формы поперечного сечения не всегда выдерживает рабочее разрежение, что является причиной возникновения деформации днищ и горловины воздуховода. Шарообразная конфигурация сборного бака нерациональна с точки зрения использования внутреннего объема самолета и не нашла применение на практике.
Задача полезной модели - обеспечение высокого уровня надежности и эксплутационных свойств туалетной системы в целом, достигаемого за счет технического результата: рационального использования внутреннего пространства самолета, оптимального соотношения прочности и веса сборного бака, гарантированного удаления остатков из бака.
Для решения задачи в вакуумной туалетной системе самолета, содержащей воздуховод с вакуумным насосом, датчик уровня жидкости, управляющую аппаратуру и унитазы с клапанами сброса отходов в сборный бак, выполненный в виде тонкостенной емкости с внутренними перегородками, которые разделяют бак на сообщающиеся зоны, силовыми элементами и теплоизоляцией по наружной поверхности, в отличие от прототипа емкость бака выполнена в виде правильного усеченного конуса с полусферическими днищами, с теплоизоляцией из полимерных композиционных материалов. Бак установлен в системе так, что верхняя линия контура продольного сечения емкости бака параллельна строительной горизонтали самолета. Указанная задача достигается также тем, что:
- силовые элементы на конусной поверхности емкости бака выполнены в виде радиальных ребер жесткости  Ω-образного профиля поперечного сечения;
- силовые элементы днищ емкости бака выполнены в виде радиальных ребер жесткости Т-образного профиля поперечного сечения;
- вырезы на емкости бака усилены накладными отбортовками;
- фланцы на днищах емкости бака усилены накладными отбортовками;
- датчик уровня жидкости установлен симметрично внутренним перегородкам емкости бака;
- теплоизоляция емкости бака выполнена путем выклейки сотового заполнителя и обшивки из стеклоткани на полимерном связующем.
На фиг.1 представлен общий вид вакуумной туалетной системы, на фиг.2 - внешний вид сборного бака, на фиг.3 - конструкция теплоизоляции.
Вакуумная туалетная система самолета содержит унитаз 1 с клапаном сброса 2, трубопровод 3, вакуумный насос 4, воздуховод 5, управляющая системой аппаратуру 6, датчик уровня жидкости 7, сборный бак 8 с внутренними перегородками 9, емкость бака выполнена в виде правильного усеченного конуса с полусферическими днищами 10 и 11, на всей ее наружной поверхности размещен слой теплоизоляции 12, состоящий из сотового заполнителя 13 и обшивки 14 из стеклоткани. Бак в системе установлен так, что верхняя линия 15 контура продольного сечения емкости бака параллельна строительной горизонтали самолета. На конусной поверхности емкости бака выполнены радиальные ребра жесткости 16  Ω-образного профиля поперечного сечения, а на днищах - радиальные ребра жесткости 17 Т-образного профиля поперечного сечения. Вырез под воздуховод 5 усилен накладной отбортовкой 18, накладные отбортовки 19 выполнены также на фланцах 20.
Система работает следующим образом. По сигналам от управляющей аппаратуры 6 включается насос 4, создавая в сливном баке 8 разрежение, затем аппаратура 6 подает сигнал на открытие клапана сброса 2, и отбросы из унитаза 1 попадают в сборный бак 8. После этого вакуумный насос 4 отключается, и происходит закрытие клапана сброса 2. При переполнении бака датчик уровня жидкости 7 выдает сигнал на аппаратуру 6, исключающую срабатывание смыва.
Для обеспечения работоспособности и надежности туалетной системы тонкостенная емкость сборного бака выполнена в виде правильного усеченного конуса с полусферическими днищами. Это, помимо технологичности, обеспечивает равнопрочность конструкции при рабочем разряжении в нем.
Так, при поперечном сечении бака-окружности - упрощена технология, появилась возможность использования, например, роликовой сварки. Кроме того, повышена устойчивость при больших нагрузках в сравнении с прототипом за счет того, что кривизна поперечного сечения бака постоянна, и соблюдается принцип равнопрочности, позволяющий выдерживать заданные
нагрузки без перетяжеления. Поперечное сечение сборного бака по прототипу имеет участки различной кривизны, поэтому нагрузки по овалу распределены неравномерно, и участки с большой кривизной теряют устойчивость раньше, чем остальные участки сечения. Геометрические характеристики бака (радиусы сферы днищ, толщины металла днищ и конусной части емкости) подобраны расчетным путем из условия равнопрочности. Расчет производился по эмпирическим формулам, по замкнутому цилиндру.
Ребра жесткости  Ω- и Т-образного профиля поперечного сечения, поддерживающие форму емкости, имеют большую несущую способность. Вырезы в емкости под горловину воздуховода и торцовые фланцы усилены пластинами в виде отбортовок, что исключает их деформацию под нагрузкой. Испытания показали, что при реализации заявленного решения силовых элементов бак выдерживает перепад давления по величине на 50% больше, чем прототип.
Установка сборного бака туалетной системы так, что верхняя линия контура продольного сечения емкости бака параллельна строительной оси самолета, позволяет полностью удалять отходы и рационально использовать дефицитное пространство самолета. Установка датчика уровня жидкости в центральной секции симметрично перегородкам уменьшает вероятность ложных срабатываний в связи с меньшим количеством брызг в центральной секции.
В качестве теплоизоляции бак содержит полимерный композиционный материал, состоящий из стеклотканевой обшивки и сотового заполнителя. Это позволяет увеличить прочность бака и повысить эффективность теплоизоляции по сравнению с прототипом, где используется съемный войлочный чехол.
Достижение технического результата - обеспечение равнопрочности конструкции бака, рациональность формы и гарантия полного удаления отходов - позволяет решить задачу повышения уровня надежности и эксплутационных характеристик вакуумной туалетной системы в целом.