УСТРОЙСТВО, ПРЕДНАЗНАЧЕННОЕ ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ЛЕГКОЙ ПАНЕЛИ НА ОПОРНОМ ЭЛЕМЕНТЕ
DEVICE INTENDED FOR ATTACHMENT OF LIGHT PANEL ON SUPPORT ELEMENT

Предлагаемое изобретение относится к устройству, предназначенному для крепления легкой панели, например панели слоистой конструкции типа "сэндвич", на опорном элементе. Другим объектом предлагаемого изобретения является транспортное средство, предназначенное для перевозки пассажиров, типа воздушного судна, имеющее в своем составе такие устройства крепления.
Слоистые конструкции типа "сэндвич", изготовленные из композиционных материалов, имеют улучшенные эксплуатационные характеристики, в частности механические, при минимальной массе. Эти конструкции широко используются в авиационной промышленности (в частности, для изготовления люков, панелей пола, передних кромок крыла, элеронов, внутренних перегородок различных отсеков и т.п.).
На фиг.1 представлен частичный схематический вид в разрезе пола пассажирского салона в соответствии с существующим уровнем техники в данной области. Здесь пол салона образован панелями 1 пола, имеющими слоистую конструкцию типа "сэндвич". Каждая панель 1 содержит по меньшей мере две стенки 2, 3, располагающиеся соответственно на противоположных наружных сторонах сердцевины 4, имеющей сотовую конструкцию. Эти панели пола 1, имеющие относительно небольшую толщину, которая обычно составляет примерно 10 мм, закреплены при помощи болтов на боковых крыльях 5, 6 монтажного рельса, используемого для крепления пассажирских кресел.
Панель 1 также содержит локальные подкрепляющие элементы 7, предназначенные для взаимодействия болтов со слоистой конструкцией типа "сэндвич". Для реализации такого подкрепления можно использовать локальное заполнение панели или устанавливать некоторую вставку. Для размещения такой вставки в панели обычно формируется вырез при помощи режущего инструмента в одной из стенок 2, 3 и на большой части толщины сердцевины 4. Металлическая вставка 7, содержащая корпус 8 и фланец 9, или широкую головку, устанавливается в этот вырез таким образом, чтобы фланец 9 покрывал наружную поверхность стенки 2, содержащей отверстие. Слой клеящего материала может быть размещен между фланцем 9 и наружной поверхностью стенки 3 для того, чтобы обеспечить герметичность слоистой конструкции 1 типа "сэндвич". Указанный широкий фланец 9 позволяет распределить локальное механическое напряжение, создаваемое наличием крепежного болта, на относительно широкую зону стенок 2, 3.
Указанный вырез может быть выполнен открытым, причем отверстие реализуется в каждой из стенок 2, 3 таким образом, чтобы корпус вставки 7 проходил сквозь всю толщину сердцевины 4.
Известен прием оставления достаточного зазора на уровне отверстий на опорных элементах для панелей, предназначенных для прохождения через них крепежных болтов, для того, чтобы обеспечить возможность присоединения панели к опоре с определенными допусками на изготовление, а также обеспечить взаимозаменяемость панелей в случае необходимости. Кроме того, уплотнительная герметичная прокладка может быть размещена между панелью и опорным элементом в соединении, например, между двумя панелями, отделяя, таким образом, вставку 7 от опорного элемента. Таким образом, значительный участок стержня болта не является призонным и имеет возможность оказывать воздействие на вставку 7 в процессе присоединения панели к опорному элементу. Механические напряжения, воздействующие на вставку 7, могут сделать непрочной сердцевину слоистой конструкции типа "сэндвич", что может привести к серьезным ухудшениям механических свойств панели.
Техническая задача данного изобретения состоит в том, чтобы разработать устройство, предназначенное для крепления легкой панели, простое по конструкции и удобное в эксплуатации, экономичное и имеющее высокую коррозионную стойкость, а также отличающееся минимальной массой и обеспечивающее возможность реализации соединения легкой панели с опорным элементом без опасности повреждения этой панели или органа крепления.
Для решения этой задачи предложено устройство, предназначенное для крепления легкой панели, например панели слоистой конструкции типа "сэндвич", к опорному элементу, совместимому с допусками на изготовление и обеспечивающему взаимозаменяемость в случае необходимости, позволяя при этом обеспечить передачу усилий нагрузки в плоскости панели между этой панелью и опорным элементом.
Устройство имеет в своем составе вставку, содержащую полый главный корпус и по меньшей мере один фланец, предназначенный для вхождения по меньшей мере частично в упор в поверхность панели, причем упомянутая вставка предназначена для размещения в ней органа крепления.
В соответствии с предлагаемым изобретением упомянутый фланец имеет наружную поверхность, содержащую зубчатые элементы, и предлагаемое устройство содержит деталь, изготовленную из пластичного материала и содержащую отверстие, предназначенное для прохождения сквозь него органа крепления. Эта деталь устанавливается между наружной поверхностью фланца и опорным элементом, на котором данная панель должна быть закреплена. Упомянутые зубчатые элементы предназначены для того, чтобы взаимодействовать в процессе крепления упомянутой панели на опорном элементе с деталью, изготовленной из пластичного материала, для того, чтобы реализовать это крепление, не вызывая при этом деформации панели.
Здесь под выражением "пластичный материал" следует понимать некоторый мягкий материал, способный подвергаться пластической деформации необратимым образом под действием приложенного к нему усилия. Таким образом, зубчатый элемент заставляет деформироваться этот пластичный материал в результате передачи усилий крепления панели к этой детали таким образом, чтобы не вызывать деформации панели.
Предпочтительно, чтобы в процессе демонтажа панели эта деталь, изготовленная из пластичного материала, могла быть легко заменена оператором при минимальной стоимости этой операции замены.
Упомянутая легкая панель обычно представляет собой панель слоистой конструкции типа "сэндвич", содержащую сердцевину из вспененного материала или сердцевину сотовой конструкции.
Предпочтительно, чтобы по меньшей мере один упомянутый фланец был изготовлен из твердого металлического материала.
Предпочтительно также, чтобы упомянутая вставка представляла собой моноблочную деталь, изготовленную из твердого металлического материала.
Предпочтительно также, чтобы указанный твердый металлический материал выбирался из группы, включающей сталь, титан, инвар и тот или иной алюминиевый сплав.
Предлагаемое изобретение также относится к транспортному средству, предназначенному для перевозки пассажиров, например к воздушному судну, содержащему панели, закрепленные на опорном элементе. В соответствии с предлагаемым изобретением это транспортное средство содержит устройства, предназначенные для крепления панели описанного выше типа и реализующие присоединение по меньшей мере одной из упомянутых панелей к по меньшей мере одному из упомянутых опорных элементов.
В дальнейшем изобретение поясняется описанием вариантов его осуществления, со ссылками на приведенные в приложении фигуры, в числе которых:
- фиг.1 представляет собой частичный схематический вид в разрезе пола пассажирского салона в соответствии с существующим уровнем техники;
- фиг.2 представляет собой частичный схематический вид в разрезе панели пола транспортного средства, предназначенного для перевозки пассажиров, содержащей устройство, предназначенное для крепления этой панели, в соответствии с одним из вариантов осуществления предлагаемого изобретения;
- фиг.3 представляет собой увеличенный схематический вид в разрезе связи панели пола, показанной на фиг.2, с ее опорным элементом.
На фиг.2 схематически показана панель пола транспортного средства, предназначенного для перевозки пассажиров, в соответствии с одним из вариантов осуществления предлагаемого изобретения. Панель пола 10 содержит слоистую конструкцию сердцевины типа "сэндвич", имеющую в своем составе по меньшей мере две стенки 11, 12, располагающиеся соответственно на наружных противоположных сторонах сердцевины 13 сотовой конструкции.
Стенки 11, 12 представляют собой волоконные элементы. При этом волокна могут быть выбраны в группе, которая, в качестве не являющегося ограничительным примера, может содержать углеродные волокна, графитовые волокна, стеклянные волокна, волокна двуокиси кремния, волокна карбида кремния или любые другие волокна, обладающие необходимой жесткостью и отвечающие требованиям относительно их небольшой массы, связанным с их использованием в авиационной промышленности.
Сердцевина 13 сотовой конструкции изготавливается, например, из арамидного материала. Действительно, арамидные волокна имеют слабую воспламеняемость, высокую механическую прочность на разрыв и высокий модуль упругости.
Покрытие 14 пола, например палас, размещается на панели 10 пола. Это покрытие 14 служит для защиты панелей 10 пола с целью предотвращения агрессивных воздействий, связанных с перемещениями пассажиров, или любых других агрессивных воздействий, связанных с нахождением людей в салоне данного транспортного средства.
Панель 10 пола содержит по меньшей мере один монтажный рельс 15, предназначенный для установки элементов оборудования, в частности, пассажирских кресел и имеющий продольную ось, причем этот монтажный рельс 15 вставлен по меньшей мере частично в толщу панели пола. Однако одна и та же панель 10 пола может содержать два или несколько рельсов 15, установленных в различных положениях для того, чтобы обеспечить возможность размещения оборудования в зависимости от потребностей пользователя.
Нижнее поперечное сечение монтажного рельса 15 имеет в разрезе форму перевернутой буквы Т или Q. Верхнее поперечное сечение указанного рельса имеет в разрезе С-образную форму, предназначенную для размещения в рельсе средств соединения и крепления элементов оборудования и, в частности, рельсов пассажирских кресел.
Верхняя поверхность панели 10 пола имеет удлиненное отверстие, располагающееся вдоль продольной оси монтажного рельса 15 и предназначенное для обеспечения возможности крепления элементов оборудования.
Панель 10 пола закреплена посредством органа 16 крепления на опорном элементе, который в рассматриваемом здесь случае представляет собой траверсу 17 опоры пола. Орган 16 крепления представляет собой стальной или титановый болт. Один или несколько слоев, таких, например, как уплотнительная герметичная прокладка 27, могут быть размещены между панелью пола и опорным элементом 17. Эта уплотнительная герметичная прокладка 27 может быть металлической, композитной или, в случае необходимости, может быть изготовлена из каучука.
Панель 10 содержит вставки 18, предназначенные для реализации поверхности взаимодействия органа 16 крепления типа болта и слоистой конструкции типа "сэндвич". Каждая из этих вставок 18 содержит полый главный корпус 19, предназначенный для прохождения органа 16 крепления, и по меньшей мере один фланец 20, опирающийся на поверхность 12 панели пола, располагающейся в контакте с опорным элементом. Слой клеящего состава предпочтительно может быть размещен между упомянутым фланцем и наружной поверхностью стенки 12 панели пола таким образом, чтобы обеспечить герметичность слоистой конструкции типа "сэндвич".
Вставка 18 присоединяется к слоистой конструкции типа "сэндвич" таким образом, чтобы главная ось полого цилиндрического корпуса 19 оказалась центрированной на оси соответствующего отверстия боковых крыльев 21, 22 монтажного рельса для пассажирских кресел. Эта вставка 18 представляет собой моноблочную деталь, изготовленную из твердого металлического материала. Предпочтительно эта вставка изготавливается из титана, стали, инвара или же из того или иного алюминиевого сплава.
В соответствии с другим вариантом реализации упомянутая вставка не является единой моноблочной деталью, но содержит по меньшей мере один фланец 20, изготовленный из твердого металлического материала и закрепленный на полом главном корпусе 19, изготовленном из композитного материала или из пластического материала, подкрепленного углеродными волокнами. Присоединение одного или нескольких фланцев 20 к этому полому главному корпусу 19 в случае необходимости может быть реализовано посредством слоя клеящего материала, например эпоксидной смолы.
Вышеупомянутый фланец имеет наружную поверхность, содержащую зубчатые элементы 23. Такой зубчатый элемент выполнен кольцевым на наружной поверхности фланца 20 с возможностью взаимодействия с шайбой 24, изготовленной из пластичного материала, такого, например, как алюминий.
Шайба 24 содержит отверстие, предназначенное для прохождения органа 16 крепления, и размещается между наружной поверхностью фланца 20 и опорным элементом 17 панели.
На фиг.3 представлен схематический увеличенный вид в разрезе крепления легкой панели, показанной на фиг.2, к ее опорному элементу. Представленные на фиг.3 элементы, обозначенные теми же цифровыми позициями, что и элементы, показанные на фиг.2, представляют собой одни и те же объекты. Для того чтобы обеспечить передачу усилий, приложенных в плоскости легкой панели в опорной конструкции, деталь 24, изготовленная из пластичного материала, устанавливается в ложемент 25, выполненный в опорном элементе 26 панели. Этот опорный элемент 26 панели представляет собой, например, траверсу. В процессе установки органа 16 крепления деталь 24, изготовленная из пластичного материала, связывается с полым главным корпусом 19 в результате деформации поверхности этого пластичного материала в контакте с полым главным корпусом 19.
Для обеспечения этой связи полый главный корпус 19 может иметь цилиндрическую наружную поверхность, снабженную рельефными элементами. Эти рельефные элементы создают дополнительные поверхности, предназначенные для передачи усилий в направлении сердцевины слоистой конструкции типа "сэндвич". Эти рельефные элементы, в качестве примера, содержат спираль. Альтернативно речь может идти о чередовании впадин и выступов, причем выступы имеют поперечное сечение квадратной, прямоугольной или любой другой подходящей в данном случае формы.
Устройство крепления в соответствии с предлагаемым изобретением позволяет обеспечить после реализации упомянутой связи передачу усилий, воздействующих в плоскости панели, в опорную конструкцию без воздействия на орган крепления. Такая передача усилий позволяет реализовать отверстия в опорной конструкции с диаметром, превышающим диаметры органов крепления, таким образом, чтобы обеспечить совместимость с допусками на изготовление и, в случае необходимости, обеспечить взаимозаменяемость упомянутых легких панелей.