САМОУДЕРЖИВАЮЩАЯСЯ ЯЧЕИСТАЯ ТЕПЛОЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ
SELF-RETAINING CELLULAR HEAT-AND-SOUND ISOLATION

Уровень техники
Конструкции, такие как используемые в авиации конструкции типа фюзеляжей летательных аппаратов, часто требуют тепловой и звуковой изоляции с использованием пенистых изолирующих элементов. Как правило, пенистые изоляционные элементы прикрепляются к фюзеляжу при помощи всевозможных крепежных устройств. Однако это увеличивает время и стоимость процесса установки, а крепежные устройства увеличивают вес конструкции. Без использования крепежных устройств пенистые изоляционные элементы могут сместиться при ударных нагрузках.
Требуется устройство с самоудерживающимся пенистым изоляционным элементом и способ установки самоудерживающегося пенистого изоляционного элемента для решения одной или нескольких проблем, связанных с одним или несколькими из существующих устройств и (или) способов изоляции.
Сущность изобретения
В одном объекте изобретения устройство содержит первый и второй элементы каркаса и пенистый изоляционный элемент, имеющий первый и второй концы. По меньшей мере один из первого и второго концов расположен под углом более 0 градусов относительно вертикальной плоскости. Первый и второй концы пенистого изоляционного элемента зажаты между первым и вторым элементами каркаса. Пенистый изоляционный элемент неподвижно удерживается между первым и вторым элементами каркаса благодаря трению, возникающему вследствие того, что пенистый изоляционный элемент зажат между первым и вторым элементами рамы. Пенистый изоляционный элемент обеспечивает тепловую и звуковую изоляцию устройства.
В другом объекте изобретения раскрыт способ установки изоляции в устройстве. На одном этапе предоставляют пенистый изоляционный элемент, имеющий первый и второй концы. По меньшей мере один из первого и второго концов располагают под углом более 0 градусов относительно вертикальной плоскости. На другом этапе первые и вторые концы пенистого изоляционного элемента зажимают между первым и вторым элементами каркаса устройства для обеспечения тепловой и звуковой изоляции устройства. Пенистый изоляционный элемент неподвижно удерживают между первым и вторым элементами каркаса благодаря трению, возникающему в результате зажатия пенистого изоляционного элемента между первым и вторым элементами каркаса.
Эти и другие признаки, объекты и преимущества изобретения станут лучше понятны при обращении к нижеследующим чертежам, описанию и формуле.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 изображен частичный вид сбоку одного варианта выполнения устройства;
На фиг.1А изображен вид в разрезе по линии 1А-1А варианта выполнения с фиг.1;
На фиг.1В изображен вид в разрезе по линии 1В-1В варианта выполнения с фиг.1;
На фиг.2 изображен частичный вид сбоку другого варианта выполнения устройства;
На фиг.2А изображен вид в разрезе по линии 2А-2А варианта выполнения с фиг.2;
На фиг.2В изображен вид в разрезе по линии 2В-2В варианта выполнения с фиг.2;
На фиг.3 изображен частичный вид сбоку еще одного варианта выполнения устройства;
На фиг.3А изображен вид в разрезе по линии 3А-3А варианта выполнения с фиг.3;
На фиг.3В изображен вид в разрезе по линии 3В-3В варианта выполнения с фиг.3;
На фиг.4 изображен частичный вид сбоку еще одного варианта выполнения устройства;
На фиг.4А изображен вид в разрезе по линии 4А-4А варианта выполнения с фиг.4;
На фиг.3В изображен вид в разрезе по линии 4В-4В варианта выполнения с фиг.4;
На фиг.5 изображен частичный вид сбоку дополнительного варианта выполнения устройства;
На фиг.5A изображен вид в разрезе по линии 5A-5A варианта выполнения с фиг.5;
На фиг.5B изображен вид в разрезе по линии 5B-5B варианта выполнения с фиг.5;
На фиг.6 изображен частичный вид сбоку еще одного варианта выполнения устройства;
На фиг.6A изображен вид в разрезе по линии 6A-6A варианта выполнения с фиг.6;
На фиг.6B изображен вид в разрезе по линии 6B-6B варианта выполнения с фиг.6;
На фиг.7 изображен частичный вид сбоку еще одного варианта выполнения устройства;
На фиг.8 изображен частичный вид сбоку еще одного варианта выполнения устройства;
На фиг.9 изображен частичный вид сбоку еще одного варианта выполнения устройства; и
На фиг.10 приведена блок-схема с изображением одного варианта выполнения способа установки изоляции в устройстве.
Подробное описание
Нижеследующее подробное описание относится к наилучшим из возможных в настоящее время способов выполнения изобретения. Описание не должно восприниматься в ограничительном смысле, но оно представлено исключительно с целью иллюстрации общих принципов изобретения, поскольку объем изобретения лучше всего определяется прилагаемой формулой.
На фиг.1 показан частичный вид сбоку одного варианта выполнения устройства 10. Устройство 10 может содержать аэронавигационное устройство, такое как фюзеляж аэрокосмического аппарата, систему труб для аэрокосмического аппарата, ракету, спутник, аэрокосмический аппарат, аэрокосмический бак, аэрокосмический трубопровод или другие аэрокосмические конструкции. В других вариантах выполнения устройство 10 может содержать любое устройство, которое требует тепловой и звуковой изоляции. Устройство 10 может содержать первый и второй элементы 12 и 14 каркаса, пенистый изоляционный элемент 16, элементы 18 прикрепления, лонжероны 20 и обшивку 22. Первый и второй элементы 12 и 14 каркаса могут быть прикреплены к срезам 18, который может быть прикреплен к лонжеронам 20 и обшивке 22.
Пенистый изоляционный элемент 16 может иметь первый и второй концы 24 и 26, каждый из которых расположен под углами 28 и 30 относительно вертикальных плоскостей 32 и 34 в 5 градусов. В другом варианте выполнения по меньшей мере один из углов 28 и 30 может быть расположен под углом более 0 градусов относительно вертикальных плоскостей 32 и 34. В еще одном варианте выполнения углы 28 и 30 могут быть каждый по существу между 0 и 15 градусами, и по меньшей мере один из углов 28 и 30 может быть по меньшей мере 3 градуса. В еще одном варианте выполнения один из углов 28 и 30 может быть по меньшей мере 5 градусов. Пенистый изоляционный элемент 16 может быть выполнен из материала, такого как полимерный, ячеистый, твердый элемент, плотность которого менее 0,4 фунта на кубический фут, как, например, пенистый материал из меламина или другой пенистый материал. Пенистый изоляционный материал 16 может иметь хорошие теплоизоляционные и звукопоглощающие свойства для обеспечения тепловой и звуковой изоляции устройства 10. Второй конец 26 пенистого изоляционного элемента 16 может быть определен меткой 35. В других вариантах выполнения по меньшей мере один из первого и второго концов 24 и 26 пенистого изоляционного элемента 16 может быть образован по меньшей мере одной выемкой.
Длина L пенистого изоляционного элемента 16 в несжатом состоянии больше длины L1 между первым и вторым элементами 12 и 14 каркаса. Углы 28 и 30 в 5 градусов первого и второго концов 24 и 26 могут использоваться для заталкивания пенистого изоляционного элемента 16 в сжатом состоянии между первым и вторым элементами 12 и 14 каркаса. Первый и второй концы 24 и 26 пенистого изоляционного элемента 16 могут проходить в сжатом состоянии между закрытым С-образным участком 36 первого элемента 12 каркаса и открытым С-образным участком 38 второго элемента 14 каркаса. Пенистый изоляционный элемент 16 может неподвижно удерживаться на месте без крепежных элементов между первым и вторым элементами 12 и 14 каркаса благодаря трению, возникающему в результате того, что пенистый изоляционный элемент 16 зажат между первым и вторым элементами 12 и 14 каркаса. Передний участок 40 второго конца 26 пенистого изоляционного элемента 16 может быть сжат больше заднего участка 42 второго конца 26. В других вариантах выполнения передний участок по меньшей мере одного из первого и второго концов 24 и 26 пенистого изоляционного элемента 16 может быть сжат больше заднего участка. Фланцевый участок 44 открытого С-образного участка 38 может располагаться в выемке 35. Второй конец 26 пенистого изоляционного элемента 16 может заполнить только часть 46 открытого С-образного участка 38 второго элемента 14 каркаса. В другом варианте выполнения второй конец 26 пенистого изоляционного элемента 16 может заполнять весь открытый С-образный участок 38 второго элемента 14 каркаса.
На фиг.1А приведен вид в разрезе по линии 1А-1А варианта выполнения с фиг.1. На фиг.1 В приведен вид в разрезе по линии 1В-1В варианта выполнения с фиг.1. Как показано на фиг.1А и 1В, пенистый изоляционный элемент 16 может иметь вогнутую форму. Вогнутая форма пенистого изоляционного элемента 16 может способствовать удержанию пенистого изоляционного элемента 16 между первым и вторым элементами 12 и 14 каркаса без закрепления этих элементов. В других вариантах выполнения пенистый изоляционный элемент 16 может иметь различные формы, размеры и конфигурации. Были проведены испытания варианта осуществления на фиг.1 на ударную нагрузку 9g. Испытания на ударную нагрузку показали, что пенистый изоляционный элемент 16 по существу не изменяет своего положения между первым и вторым членами 12 и 14 каркаса и смещается лишь на очень небольшую величину.
На фиг.2-9 приведены дополнительные варианты выполнения устройств согласно изобретению, в каждом из которых пенистый изоляционный элемент имеет различную форму. Для каждого из вариантов выполнения на фиг.2-9 пенистые изоляционные элементы различной формы зажаты между первым и вторым элементами каркаса, форма и размер которых идентичны раскрытым в варианте выполнения на фиг.1. Аналогично, для каждого из вариантов выполнения на фиг.2-9 элементы прикрепления, лонжероны и обшивка имеют форму и размеры, идентичные раскрытым в варианте выполнения на фиг.1. Поэтому рассмотрение вариантов выполнения на фиг.2-9 будет сосредоточено на различиях между пенистыми изоляционными элементами различной формы.
На фиг.2 приведен частичный вид сбоку другого варианта выполнения изобретения 110. Первый конец 124 пенистого изоляционного элемента 116 расположен вертикально под углом 128 в 0 градусов относительно вертикальной плоскости 132. Первый конец 124 может быть снабжен выемкой 150, в которой может располагаться один из элементов 118 прикрепления. Второй конец 126 пенистого изоляционного элемента 116 может иметь угол 130 относительно вертикального плоскости 134, равный 5 градусам. Второй конец 126 пенистого изоляционного элемента 116 может заполнять только часть 146 открытого С-образного участка 138 второго элемента 114 каркаса. Передний участок 140 второго конца 126 пенистого изоляционного элемента 116 может быть сжат сильнее заднего участка 142 второго конца 126.
На фиг.2А приведен вид в разрезе по линии 2А-2А варианта выполнения с фиг.2. На фиг.2В приведен вид в разрезе по линии 2В-2В варианта выполнения с фиг.2. Как показано на фиг.2А и 2В, пенистый изоляционный элемент 116 может иметь вогнутую форму, чтобы способствовать удержанию пенистого изоляционного элемента 116 между первым и вторым элементами 112 и 114 каркаса без закрепления элемента. Были проведены испытания варианта выполнения на фиг.2 на ударную нагрузку 9g. Испытания на ударную нагрузку показали, что пенистый изоляционный элемент 116 по существу не изменяет своего положения между первым и вторым элементами 112 и 114 каркаса и смещается лишь на небольшую величину.
На фиг.3 приведен частичный вид сбоку другого варианта выполнения устройства 210. Первый конец 224 пенистого изоляционного элемента 216 расположен вертикально под углом 228 в 0 градусов относительно вертикальной плоскости 232. Первый конец 224 может быть снабжен выемкой 250, в которой может располагаться один из элементов 218 прикрепления. Второй конец 226 пенистого изоляционного элемента 216 может иметь угол 230 относительно вертикальной плоскости 234, равный 5 градусам. Второй конец 226 пенистого изоляционного элемента 216 может заполнять только часть 246 открытого С-образного участка 238 второго элемента 214 каркаса. Фланцевый участок 244 открытого С-образного участка 238 второго элемента 214 каркаса может быть расположен в выемке 235 второго конца 226. Передний участок 240 второго конца 226 пенистого изоляционного элемента 216 может быть сжат сильнее заднего участка 242 второго конца 226.
На фиг.3А приведен вид в разрезе по линии 3А-3А варианта выполнения с фиг.3. На фиг.3В приведен вид в разрезе по линии 3В-3В варианта выполнения с фиг.3. Как показано на фиг.3А и 3В, пенистый изоляционный элемент 216 может иметь вогнутую форму, чтобы способствовать удержанию пенистого изоляционного элемента 216 между первым и вторым элементами 212 и 214 каркаса без закрепления элементов. Были проведены испытания варианта выполнения на фиг.3 на ударную нагрузку 9g. Испытания на ударную нагрузку показали, что пенистый изоляционный элемент 216 по существу не изменяет своего положения между первым и вторым элементами 212 и 214 каркаса и смещается лишь на небольшую величину.
На фиг.4 приведен частичный вид сбоку еще одного варианта выполнения устройства 310. Первый конец 324 пенистого изоляционного элемента 316 расположен вертикально под углом 328 в 0 градусов относительно вертикальной плоскости 332. Первый конец 324 может быть снабжен выемкой 350, в которой может располагаться один из элементов 318 прикрепления. Второй конец 326 пенистого изоляционного элемента 316 может иметь угол 330 относительно вертикальной плоскости 334, равный 5 градусам. Второй конец 326 пенистого изоляционного элемента 316 может заполнять весь открытый С-образный участок 338 второго элемента 314 каркаса. Передний участок 340 второго конца 326 пенистого изоляционного элемента 316 может быть сжат сильнее заднего участка 342 второго конца 326.
На фиг.4А приведен вид в разрезе по линии 4А-4А варианта выполнения на фиг.4. На фиг.4В приведен вид в разрезе по линии 4В-4В варианта выполнения на фиг.4. Как показано на фиг.4А и 4В, пенистый изоляционный элемент 316 может иметь вогнутую форму, чтобы способствовать удержанию пенистого изоляционного элемента 316 между первым и вторым элементами 312 и 314 каркаса без закрепления элементов. Были проведены испытания варианта выполнения на фиг.4 на ударную нагрузку 9g. Испытания на ударную нагрузку показали, что пенистый изоляционный элемент 316 не изменил своего положения между первым и вторым элементами 312 и 314 каркаса и какое-либо его смещение отсутствовало.
На фиг.5 приведен частичный вид сбоку еще одного варианта выполнения устройства 410. Первый конец 424 пенистого изоляционного элемента 416 расположен вертикально под углом 428 в 0 градусов относительно вертикальной плоскости 432. Первый конец 424 может быть снабжен выемкой 450, в которой может располагаться один из элементов 418 прикрепления. Второй конец 426 пенистого изоляционного элемента 416 может иметь угол 430 относительно вертикальной плоскости 434, равный 5 градусам. Второй конец 426 пенистого изоляционного элемента 416 может заполнять весь открытый С-образный участок 438 второго элемента 414 каркаса. Фланцевый участок 444 открытого С-образного участка 438 второго элемента 414 каркаса может быть расположен в выемке 435 второго конца 426. Передний участок 440 второго конца 426 пенистого изоляционного элемента 416 может быть сжат сильнее заднего участка 442 второго конца 426.
На фиг.5А приведен вид в разрезе по линии 5А-5А варианта выполнения с фиг.5. На фиг.5В приведен вид в разрезе по линии 5В-5В варианта выполнения с фиг.5. Как показано на фиг.5А и 5В, пенистый изоляционный элемент 416 может иметь вогнутую форму, чтобы способствовать удержанию пенистого изоляционного элемента 416 между первым и вторым элементами 412 и 414 каркаса без закрепления элементов. Были проведены испытания варианта выполнения на фиг.5 на ударную нагрузку 9g. Испытания на ударную нагрузку показали, что пенистый изоляционный элемент 416 не изменил своего положения между первым и вторым элементами 412 и 414 каркаса и сместился лишь на небольшую величину.
На фиг.6 приведен частичный вид сбоку еще одного варианта выполнения устройства 510. Первый конец 524 пенистого изоляционного элемента 516 расположен под углом 528 в 12 градусов относительно вертикальной плоскости 532. Второй конец 526 пенистого изоляционного элемента 516 расположен под углом 530 в 12 градусов относительно вертикальной плоскости 534. Второй конец 526 пенистого изоляционного элемента 516 может заполнять только часть 546 открытого С-образного участка 538 второго элемента 514 каркаса. Передний участок 540 второго конца 526 пенистого изоляционного элемента 516 может быть сжат сильнее заднего участка 542 второго конца 526.
На фиг.6А приведен вид в разрезе по линии 6А-6А варианта выполнения с фиг.6. На фиг.6В приведен вид в разрезе по линии 6В-6В варианта выполнения с фиг.6. Как показано на фиг.6А и 6В, пенистый изоляционный элемент 516 может иметь вогнутую форму, чтобы способствовать удержанию пенистого изоляционного элемента 516 между первым и вторым элементами 512 и 514 каркаса без закрепления элементов. Были проведены испытания варианта выполнения на фиг.6 на ударную нагрузку 9g. Испытания на ударную нагрузку показали, что пенистый изоляционный элемент 516 не изменил положения между первым и вторым элементами 512 и 514 каркаса и не сместился.
Фиг.7 приведен частичный вид сбоку еще одного варианта выполнения устройства 610. Первый конец 624 пенистого изоляционного элемента 616 расположен вертикально под углом 628 в 0 градусов относительно вертикальной плоскости 632. Первый конец 624 может быть снабжен двумя выемками 650 и 651. Один из элементов 618 прикрепления может располагаться в выемке 650, второй конец 626 пенистого изоляционного элемента 616 может иметь угол 630 относительно вертикальной плоскости 634, равный 5 градусам. Второй конец 626 пенистого изоляционного элемента 616 может полностью заполнять открытый С-образный участок 638 второго элемента 614 каркаса. Фланцевый участок 644 открытого С-образного участка 638 второго элемента 614 каркаса может располагаться в выемке 635 второго конца 626. Передний участок 640 второго конца 626 пенистого изоляционного элемента 616 может быть сжат сильнее заднего участка 642 второго конца 626. Передний участок 652 пенистого изоляционного элемента 616 может быть снабжен вырезом 654 для уменьшения веса и облегчения установки.
На фиг.8 приведен частичный вид сбоку еще одного варианта выполнения устройства 710. Первый конец 724 пенистого изоляционного элемента 716 расположен вертикально под углом 728 в 0 градусов относительно вертикальной плоскости 732. Первый конец 724 может быть снабжен выемкой 750, в которой может располагаться один из элементов 718 прикрепления. Второй конец 726 пенистого изоляционного элемента 716 может иметь угол 730 относительно вертикальной плоскости 734, равный 5 градусам. Второй конец 726 пенистого изоляционного элемента 716 может целиком заполнять открытый С-образный участок 738 второго элемента 714 каркаса. Фланцевый участок 744 открытого С-образного участка 738 второго элемента 714 каркаса может располагаться в выемке 735 второго конца 726. Передний участок 740 второго конца 726 пенистого изоляционного элемента 716 может быть сжат сильнее заднего участка 742 второго конца 726. Задний участок 756 пенистого изоляционного элемента 716 может быть снабжен вырезом 754 для уменьшения веса и облегчения установки.
На фиг.9 приведен частичный вид сбоку еще одного варианта выполнения устройства 810. Первый конец 821 пенистого изоляционного элемента 816 расположен под углом 828 в 5 градусов относительно вертикальной плоскости 832. Второй конец 826 пенистого изоляционного элемента 816 может иметь угол 830 относительно вертикальной плоскости 834, равный 5 градусам. Второй конец 826 пенистого изоляционного элемента 816 может целиком заполнять открытый С-образный участок 838 второго элемента 814 каркаса. Фланцевый участок 844 открытого С-образного участка 838 второго элемента 814 каркаса может располагаться в выемке 835 второго конца 826. Передний участок 840 второго конца 826 пенистого изоляционного элемента 816 может быть сжат сильнее заднего участка 842 второго конца 826. Задний участок 856 пенистого изоляционного элемента 816 может быть снабжен вырезом 854 для уменьшения веса и облегчения установки.
В любой из раскрытых вариантов выполнения могут быть внесены изменения. Например, углы относительно вертикальной плоскости первого и второго концов пенистого изоляционного элемента могут изменяться в диапазоне от 0 до 15 градусов, если только один из первого и второго концов расположен под углом более 0 градусов. Аналогично, количество, типы, конфигурации и размеры выемок на первом и втором концах пенистого изоляционного элемента могут быть различными. Аналогично, количество, типы, конфигурации и размеры вырезов на переднем и (или) заднем участке пенистого изоляционного элемента могут быть различными. Кроме того, могут быть внесены изменения в то, заполняет ли пенистый изоляционный элемент открытый С-образный участок второго элемента каркаса полностью или частично. Кроме того, размер, тип, ориентация и конфигурация пенистого изоляционного элемента может быть различной. В еще одних вариантах выполнения могут быть внесены дополнительные изменения в любой из раскрытых вариантов выполнения. Например, пенистый изоляционный элемент по любому из вариантов выполнения может быть полностью покрыт армирующей полимерной пленкой, которая обмотана и (или) запечатана. Коэффициент трения пленки может способствовать самоудерживающемуся положению пенистого изоляционного элемента.
На фиг.10 приведен один вариант выполнения способа 960 установки изоляции в устройстве. Устройство может содержать любой из вариантов выполнения, раскрытых в настоящей заявке. На одном этапе 962 пенистый изоляционный элемент снабжен первым и вторым концами. По меньшей мере один из первого и второго концов может быть расположен под углом больше 0 градусов относительно вертикальной плоскости. В других вариантах выполнения пенистый изоляционный элемент может содержать любой из вариантов выполнения, раскрытых в настоящей заявке. На другом этапе 964 первый и второй концы пенистого изоляционного элемента могут быть расположены между первым и вторым элементами каркаса устройства для обеспечения тепловой и звуковой изоляции устройства. Пенистый изоляционный элемент может неподвижно удерживаться на месте между первым и вторым элементами каркаса благодаря трению, возникающему в результате того, что пенистый изоляционный элемент зажат между первым и вторым элементами каркаса.
В одном варианте выполнения этап 964 может дополнительно содержать размещение первого и второго концов пенистого изоляционного элемента между закрытым С-образным участком первого элемента каркаса и открытым С-образным участком второго элемента каркаса. В еще одном варианте выполнения этап 964 может дополнительно содержать заполнение открытого С-образного участка второго элемента каркаса вторым концом пенистого изоляционного элемента. В еще одном варианте выполнения этап 964 может дополнительно содержать заполнение только части открытого С-образного участка второго элемента каркаса вторым концом пенистого изоляционного элемента. В дополнительном варианте выполнения этап 964 может дополнительно содержать сжатие переднего участка по меньшей мере одного из первого и второго концов пенистого изоляционного элемента сильнее заднего участка.
Один или несколько вариантов выполнения настоящего изобретения могут обеспечивать самоудержание без помощи крепежных элементов как при обычной вибрации, так и при механической ударной нагрузке (например, при напряжениях, возникающих при жесткой посадке) пенистого изоляционного элемента малой плотности между первым и вторым элементами каркаса устройства. При этом может уменьшиться вес устройства, может уменьшиться время сборки, могут уменьшиться расходы и (или) могут быть решены одна или несколько проблем одного или нескольких существующих устройств.
Разумеется, должно быть понятно, что вышеприведенное описание относится к примерным вариантам выполнения изобретения и что могут быть внесены видоизменения без отступления от сущности и объема изобретения, изложенного в нижеприведенной формуле.