Поглотитель энергии для самолета - RU2418719C2

Чертежи

Показать все 30 чертежа(ей)

Описание

Область техники

Настоящее изобретение относится к поглотителям энергии для самолета. В частности, настоящее изобретение относится к поглотителям энергии для самолета, к использованию такого поглотителя энергии в самолете и к способу поглощения энергии в самолете.

Предпосылки создания изобретения

В самолете используются держатели или крепежные элементы для удержания и закрепления бортовых устройств, таких как облицовка потолка, багажные отсеки или другие приспособления. В случае жестких крепежных элементов, при интенсивном ускорении, которое может иметь место при попадании самолета в шторм или, например, при вынужденной посадке, возникающие силы ускорения могут воздействовать непосредственно на несущую конструкцию самолета через держатель закрепленного бортового устройства. Аналогичным образом, все силы или ускорения, действующие на бортовое устройство, могут быть переданы непосредственно через держатель или систему держателя на несущую конструкцию самолета.

Держатели и бортовые устройства, закрепленные этими держателями, могут быть статически размещены как статическая нагрузка или как максимальные полезные нагрузки. Выход из строя держателя, например поломка держателя или отрыв от бортового устройства из-за чрезмерных сил ускорения, может привести к повреждению держателя, бортового устройства или несущей конструкции самолета и, кроме того, может подвергнуть опасности или ранить пассажиров или привести к осложнениям при возможной эвакуации.

Сущность изобретения

В связи с этим желательно создать поглотитель энергии для самолета, который обеспечивает безопасное крепление бортовых устройств или других деталей самолета в нормальном рабочем положении и при интенсивных механических нагрузках.

Согласно одному примеру осуществления настоящего изобретения поглотитель энергии для самолета предоставляет собой поглотитель энергии, содержащий первый элемент поглотителя энергии и второй элемент поглотителя энергии, которые предназначены для поглощения энергии ускорения или сил ускорения за счет пластической деформации (или ограничения этих сил), и корпус, благодаря которому пластическая деформация указанного элемента происходит в пределах корпуса, и в котором второй элемент поглотителя энергии расположен параллельно первому элементу поглотителя энергии и примыкает вплотную к первому элементу поглотителя энергии.

С помощью элементов поглотителя энергии, которые встроены, по меньшей мере, частично в указанный корпус, механическая нагрузка на бортовое устройство, которое соединено через поглотитель энергии с несущей конструкцией самолета и которое может быть, например, багажным отсеком, установленным над пассажирами, может быть ограничена. Например, поглотитель энергии может быть рассчитан на поглощение энергии ускорения, возникающей при движении самолета. Благодаря поглощению энергии ускорения передача силы от несущей конструкции самолета на бортовое устройство или от бортового устройства на несущую конструкцию может быть уменьшена. Это может повысить пассивную безопасность в салоне. Кроме того, при использовании поглотителя энергии по настоящему изобретению с элементами поглощения энергии конструкция бортового устройства может быть изготовлена из специального материала или с расчетом снижения веса устройства, так что возможные максимальные механические нагрузки могут быть снижены. Это может обеспечить оптимизацию веса всех компонентов, включенных в кривую нагрузки (например, бортовых компонентов, держателя и несущей конструкции). Кроме того, в такой статически выверенной системе можно обеспечить равномерное распределение нагрузки, особенно в конструкции, деформируемой нагрузкой.

С помощью нескольких элементов поглотителя энергии, которые расположены параллельно друг к другу и примыкают друг к другу, уровни силы могут быть увеличены. В то же время может быть лучше использовано имеющееся пространство, и за счет различного расположения элементов поглотителя энергии (например, в виде листов) обеспечивается более благоприятное распределение силы на уровне слоев настила существующими двумя линиями действия силы.

Таким образом, при использовании поглотителей энергии по настоящему изобретению импульсы силы при ударе о землю, например при вынужденной посадке, могут быть поглощены, по меньшей мере, частично. Результирующее силовое воздействие, соответственно, не может быть полностью передано бортовому устройству, а будет, скорее, дополнительно погашено или приведено к заданному уровню силы так, что сбой в работе оборудования будет предотвращен.

По принципу пластической деформации можно также погасить многочисленные удары о землю в прямом и обратном направлении. Иными словами, поглотитель энергии может работать в двух направлениях (при извлечении из корпуса и вводе в корпус), поглощая, таким образом, удары в различных направлениях.

Согласно другому примеру осуществления изобретения второй элемент поглотителя энергии вставлен в первый элемент поглотителя энергии.

Этот способ обеспечивает лучшее распределение поглощенных сил на корпусе.

Согласно еще одному примеру осуществления изобретения поглотитель энергии дополнительно включает третий элемент поглотителя энергии и четвертый элемент поглотителя энергии, причем третий элемент поглотителя энергии вставлен в четвертый элемент поглотителя энергии и при этом третий элемент поглотителя энергии и четвертый элемент поглотителя энергии расположены рядом с первым элементом поглотителя энергии и вторым элементом поглотителя энергии так, что обе пары поглотителей энергии связаны друг с другом при движении качения. Действующие наружу силы могут быть уменьшены, в результате чего (благодаря соответствующей конструкции) отдельный корпус может быть упразднен и может быть интегрирован в геометрию крепления (например, сетки и багажной полки).

Здесь не должно быть никаких трущихся поверхностей.

Согласно еще одному примеру осуществления изобретения корпус включает первую накладную пластину или накладной лист, вторую накладную пластину или накладной лист и неподвижную опору второго элемента поглотителя энергии и первого элемента поглотителя энергии.

Согласно еще одному примеру осуществления изобретения первый элемент поглотителя энергии имеет продольный разрез, а корпус дополнительно имеет промежуточную стенку, которая установлена в области указанного разреза.

Путем разреза листа по длине и разделения корпуса промежуточными стенками на ряд камер можно существенно снизить максимальные силы на уровне настила.

Согласно еще одному примеру осуществления изобретения поглотитель энергии дополнительно включает первый участок крепления и второй участок крепления, благодаря чему первый участок крепления используется для крепления поглотителя энергии к несущей конструкции и благодаря чему второй участок крепления используется для крепления поглотителя энергии на бортовом устройстве.

Участки крепления могут быть, например, простыми участками сборки. В этом отношении поглотитель энергии сначала может быть жестко прикреплен к корпусу самолета, или установлен на поверхность настила, или прикреплен к опорному элементу несущей конструкции. Затем элемент бортового устройства соединяется через второй участок крепления с поглотителем энергии.

Согласно другому примеру осуществления настоящего изобретения крепление поглотителя энергии к несущей конструкции или к бортовому устройству осуществляется посредством замкового соединения или устройства принудительной блокировки.

Следовательно, поглотитель энергии может быть смонтирован простым способом. Первый участок крепления дополнительно может иметь конфигурацию, например, в виде зажимного кулачка, который вставлен в прямоугольную опорную секцию. В этом отношении зажимной кулачок может быть сконструирован, например, так, что поглотитель энергии крепится к опоре со вставкой, удерживающей его постоянный вес. Для конечного крепления поглотителя энергии поглотитель энергии затем может быть закреплен с помощью винтов, заклепок, автоматических зажимов или тому подобного крепления к опоре.

Согласно еще одному примеру осуществления изобретения поглотитель энергии дополнительно имеет регулирующий элемент. Регулирующий элемент может изменять радиус изгиба элемента поглотителя энергии и плечо рычага. Таким образом, может быть обеспечено изменение уровня силы (корректируется переменная или постоянная характеристика, так же как нарастающая или падающая характеристика).

Таким образом, прогрессия силы может быть скомпенсирована постоянным изменением расстояния обшивочного листа.

Кроме того, прогрессия путь-сила может регулироваться индивидуально изменением контура накладного листа. Кроме того, сам поглотитель энергии может иметь заданную конструкцию или контур, чтобы индивидуально регулировать дальнейшее согласование прогрессии путь-сила.

Например, накладной лист может иметь выпуклость или горб так, что элемент поглотителя энергии может быть подвергнут дополнительному изгибу, который повлияет на уровень силы соответствующим образом.

Согласно еще одному примеру осуществления настоящего изобретения поглотитель энергии имеет определенное направление поглощения энергии, благодаря чему сначала после превышения минимальной силы (ограничение силы), которая действует в направлении поглощения энергии, поглощение энергии происходит через поглотитель энергии.

Внутреннее устройство (или ему подобное) может быть закреплено в основном неподвижно с минимальной нагрузкой с тем, чтобы это обеспечивало нормальную работу устройств на борту самолета. При увеличенной нагрузке, такой как ударное воздействие, осуществляется поглощение ударной нагрузки, при котором, например, поглотитель энергии перемещается в направлении поглощения от несущей конструкции (или вталкивается в корпус). Таким образом, интенсивные силовые воздействия могут быть эффективно поглощены.

Согласно другому примеру осуществления настоящего изобретения предлагается использование поглотителя энергии в самолете.

В соответствии с еще одним примером осуществления изобретения предлагается способ поглощения энергии в самолете, включающий вытягивание первого элемента поглотителя энергии и второго элемента поглотителя энергии из корпуса и поглощение энергии ускорения пластической деформацией первого элемента поглотителя энергии и второго элемента поглотителя энергии в корпусе во время их перемещения наружу, при этом второй элемент поглотителя энергии расположен параллельно первому элементу поглотителя энергии и плотно примыкает к первому элементу поглотителя энергии.

Ниже изобретение будет описано более подробно на примерах осуществления изобретения со ссылками на сопровождающие чертежи.

Краткое описание чертежей

Фигура 1А - схематическое представление в поперечном разрезе поглотителя энергии согласно одному примеру осуществления изобретения.

Фигура 1В - схематическое представление поглотителя энергии фигуры 1А в виде сверху.

Фигура 2А - вид поглотителя энергии в поперечном разрезе согласно еще одному примеру осуществления изобретения.

Фигура 2В - еще один вид в поперечном разрезе поглотителя энергии, показанного на фигуре 2А.

Фигура 3А - вид в поперечном разрезе поглотителя энергии согласно еще одному примеру осуществления изобретения.

Фигура 3В - еще один вид в поперечном разрезе поглотителя энергии, показанного на фигуре 3А.

Фигура 4А - вид в поперечном разрезе еще одного поглотителя энергии согласно еще одному примеру осуществления изобретения.

Фигура 4В - еще один вид в поперечном разрезе поглотителя энергии, показанного на фигуре 4А.

Фигура 5А - вид в поперечном разрезе поглотителя энергии согласно еще одному примеру осуществления изобретения.

Фигура 5В - еще один вид в поперечном разрезе поглотителя энергии, показанного на фигуре 5А.

Фигура 6А - вид поглотителя энергии в поперечном разрезе согласно одному примеру осуществления изобретения.

Фигура 6В - еще один вид в поперечном разрезе поглотителя энергии, показанного на фигуре 6А.

Фигура 6С - увеличенное изображение части поглотителя энергии, показанного на фигуре 6А.

Фигура 7А - вид в поперечном разрезе поглотителя энергии согласно еще одному примеру осуществления изобретения.

Фигура 7В - еще один вид в поперечном разрезе поглотителя энергии, показанного на фигуре 7А.

Фигура 8А - вид в поперечном разрезе поглотителя энергии с регулирующим элементом согласно еще одному примеру осуществления изобретения.

Фигура 8В - еще один вид в поперечном разрезе поглотителя энергии, показанного на фигуре 8А.

Фигура 8С - примерная схема прогрессии путь-сила поглотителя энергии, имеющего конфигурацию, показанную на фигурах 8А, 8В.

Фигура 8D - поглотитель энергии, показанный на фигурах 8А, 8В с приведенным в действие регулирующим элементом.

Фигура 8Е - схема прогрессии путь-сила поглотителя энергии, имеющего конфигурацию, показанную на фигуре 8D.

Фигура 9А - поглотитель энергии с регулирующим элементом согласно еще одному примеру осуществления изобретения.

Фигура 9В - схема прогрессии путь-сила поглотителя энергии, имеющего конфигурацию, показанную на фигуре 9А.

Фигура 9С - поглотитель энергии, показанный на фигуре 9А, с другим приведенным в действие регулирующим элементом.

Фигура 9D - схема направления пути сил поглотителя энергии, имеющего конфигурацию, показанную на фигуре 9С.

Фигура 10А - поглотитель энергии с регулирующим элементом согласно еще одному примеру осуществления изобретения.

Фигура 10В - поглотитель энергии, показанный на фигуре 10А в другом поперечном разрезе.

Фигура 10C - схема прогрессии путь-сила поглотителя энергии, имеющего конфигурацию, показанную на фигурах 10А, 10В.

Фигура 10D - поглотитель энергии, показанный на фигуре 10А с приведенными в действие регулирующими элементами.

Фигура 10Е - схема прогрессии путь-сила поглотителя энергии, имеющего конфигурацию, показанную на фигуре 10D.

Фигура 11А - поглотитель энергии с приведенными в действие регулировочными элементами согласно еще одному примеру осуществления изобретения.

Фигура 11В - схема прогрессии путь-сила поглотителя энергии, имеющего конфигурацию фигуры 11А.

Фигура 11С - еще один поглотитель энергии с приводимыми в действие регулирующими элементами по другому примеру осуществления изобретения.

Фигура 11D - схема прогрессии путь-сила поглотителя энергии, имеющего конфигурацию, показанную на фигуре 11C.

Подробное описание изобретения

В последующем описании аналогичные элементы конструкции обозначены одинаковыми цифровыми позициями.

Представленные на фигурах примеры изобретения являются схематическими, а не масштабными.

На фигуре 1А представлен вид в поперечном разрезе поглотителя энергии согласно одному примеру осуществления изобретения. Поглотитель энергии 100 имеет нижнюю часть корпуса 101 и верхнюю часть корпуса 102, между которыми установлен элемент поглотителя энергии.

Поглотитель энергии 100, в котором установлены элементы 1 поглотителя энергии, в основном подразделяется на так называемые одноярусные секции с одним листом или с множеством листов, вставленных друг в друга, и на так называемые многоэтажные секции с двумя или несколькими листами, расположенными напротив друг друга (при этом секция также может включать листы, вставленные друг в друга).

Таким образом, многократные листы могут быть вложены друг в друга, например, чтобы оптимизировать нагрузку на верхний слой, лучшее использование объема или увеличенного уровня силы.

Кроме этого поглотитель энергии 100 включает неподвижную опору 103 для элемента 1 поглотителя энергии и точки приложения ударной нагрузки 105-112, 115.

На фигуре 1В представлен поглотитель энергии, показанный на фигуре 1А, в представлении, повернутом на 90°. Верхняя часть корпуса или двухъярусный лист 102 имеет отверстие 113 для крепления, например, к несущей конструкции самолета. Элемент 1 поглотителя энергии имеет отверстие 114 для крепления, например, к части бортового устройства самолета. Если сила действует на корпус в направлении стрелки 116 и другая сила действует на элемент 1 поглотителя энергии в противоположном направлении 117, то элемент поглотителя энергии выдавливается из корпуса за счет пластической деформации после превышения определенной минимальной силы. Таким образом, поглощается энергия.

Функция поглощения энергии также действует в обратном направлении, когда элемент 1 поглотителя энергии вдавливается в корпус. Первые точки приложения ударной нагрузки 105-112 и 115 используются, с одной стороны, для соединения накладных листов 101, 102 и для распределения имеющихся сил (представленного линией действия силы 118 и стрелками 119, 120).

Структура, показанная на фигуре 1, представляет собой основную одноярусную конструкцию. Здесь элемент 1 поглотителя энергии соединен с верхними слоями 101, 102 и преобразуется после достижения определенного усилия срабатывания.

На фигурах 2А, 2В представлен поперечный разрез поглотителя энергии согласно еще одному примеру осуществления изобретения. Эта конструкция в основном аналогична конструкции на фигуре 1. За счет пазов листа 1 и раздельного корпуса 102 стало возможным разделить 101 промежуточными стенками 202 на ряд камер, при этом силы могут быть значительно снижены или равномерно распределены. Позиция 201 обозначает паз в листе, в котором движется промежуточная стенка 202.

На фигурах 3А, 3В показан еще один поглотитель энергии согласно другому примеру осуществления изобретения в двух видах в поперечном разрезе. Эта конструкция может рассматриваться как реализация принципа независимой деформации. Однако предпочтительно, чтобы здесь деформировался только один элемент 1 поглотителя энергии, и эта конструкция соответствует одноярусному устройству. Лист много раз проходит через ролики 301, 302, 303, 304, 305, 306, 307. Ролики должны вращаться вокруг осей, чтобы свести к минимуму эффект трения.

На фигурах 4А, 4В показан поглотитель энергии согласно еще одному примеру осуществления изобретения, который основан на "двухъярусной конструкции".

Здесь первый элемент 1 поглотителя энергии скреплен на одной стороне с верхним слоем 102. Второй элемент поглотителя энергии 3 скреплен на другой стороне с нижним слоем 101. Элементы 1, 3 поглотителя энергии деформируются по достижении усилия отключения и вращаются вокруг друг друга.

На фигурах 5А, 5В показан поглотитель энергии согласно еще одному примеру осуществления изобретения. Эта конструкция в основном аналогична конструкции фигуры 4. Уровень силы может быть увеличен путем размещением двух или больше листов 1, 2 или 3, 4. Таким образом, можно поглощать большие нагрузки. В то же время можно лучше использовать свободное пространство, и по-разному расположенные листы благоприятно влияют на распределение силы на верхних слоях или листах 101, 102 благодаря существующим теперь двум линиям действия силы 118.

На фигурах 6А, 6В, 6С показан еще один пример осуществления изобретения. Здесь соответственно два листа (или несколько листов) вставлены друг в друга (1, 2, или 3,4, или 5, 6, или 7, 8). Кроме того, различные группы вставленных листов наложены друг на друга. Пара листов 1, 2 связана при движении качения с парой листов 3,4, а пара листов 5, 6 связана при движении качения с парой листов 7, 8.

Здесь очень выгодно используется структурное пространство. Многочисленные листы, лежащие друг на друге, в таком устройстве действуют непосредственно как покрывающие или накладные листы и, следовательно, уменьшают силы, действующие на верхние слои 101, 102.

Кроме того, благодаря смежному размещению таких листов, толщина поглотителя энергии 100 (т.е. толщина обоих покрывающих листов 101, 102) при постоянной прогрессии силы может быть уменьшена. Таким способом можно интегрировать поглотитель энергии в многослойный пакет, который, в свою очередь, может привести к уменьшению размера корпуса.

На фигурах 7А, 7В показан поглотитель энергии согласно еще одному примеру осуществления изобретения. Эта структура представляет собой тонкую конструкцию. Здесь отдельные элементы поглотителя энергии 1, 2, 3, 4, 9, 10 соединены друг с другом через центральный натяжной стержень 701. Расположенные различным образом листы благоприятное влияют на распределение силы на верхних слоях 101, 102 через существующие теперь три линии силы 1181, 1182, 1183.

На фигурах 8A-9D показан поглотитель энергии с регулирующим элементом согласно еще одному примеру осуществления изобретения. Прогрессия силы может быть отрегулирована непрерывным изменением расстояния накладной пластины. Эта система с регулирующим элементом может использоваться как для одноярусной конструкции, так и для двухъярусной или многоярусной конструкции.

Система с регулирующим элементом включает первый регулирующий элемент 801, второй регулирующий элемент 802 и накладную пластину 803, которая может перемещаться под действием обоих регулирующих элементов 801, 802.

Под воздействием регулирующих элементов 801, 802 накладная пластина 803 может перемещаться таким образом, что элемент 1 поглотителя энергии может быть сжат в большей или меньшей степени.

В конфигурации, показанной на фигурах 8А, 8В, обеспечивается равномерная, в основном постоянная прогрессия пути-силы фигуры 8С.

В позиции, показанной на фигуре 8D (здесь регулирующие элементы 801, 902 сжаты сильнее, так как накладная пластина 803 с большей силой прижимает элементы 1 поглотителя энергии друг к другу), обеспечивается прогрессия пути-силы, показанная на фигуре 8D (на более высоком уровне, чем на фигуре 8С).

В позиции, показанной на фигуре 9А, в которой накладная пластина 803 расположена наклонно, обеспечивается прогрессия силы, показанная на фигуре 9В. Здесь, после затраты минимальной силы, прогрессия силы не является постоянной, а скорее уменьшается после выхода из полосы 1. В противоположность этому, после ввода полосы прогрессия силы увеличивается.

Накладная пластина 803 также может иметь различную форму, например иметь вид горба или выпуклости 808, что приводит к еще большему изгибу листа 1 в области 809, изменяя, таким образом, прогрессию пути-силы.

В конфигурации, показанной на фигуре 9С, обеспечивается обратная прогрессия силы (см. фигуру 9D), в которой после выхода листа или пластины 1 затраченная сила увеличивается (и наоборот).

На фигурах 10А-11D показана двухъярусная система с регулирующими элементами 801, 802, 805, 806 и накладные пластины 803, 807.

Прогрессия силы, вытекающая из конфигурации фигуры 10А, 10В, показана на фигуре 10С. Здесь сила постоянно увеличивается при вводе или выводе листа 1, 3.

При ввинчивании регулировочных элементов 801, 802, 805, 806 (см. фигуру 10D) обеспечивается увеличенная прогрессия силы (см. фигуру 10Е).

Если регулировочные элементы ввинчены в строго определенном порядке, как показано на фигуре 11А, обеспечивается прогрессия силы, которая уменьшается после вывода листа 1 (см. фигуру 11В).

Если, в противоположность этому, по контрасту регулировочные элементы ввинчены против конфигурации фигуры 11А (см. фигуру 11С), при вынимании полосы 1, 2 обеспечивается увеличение прогрессии силы (см. фигуру 11D).

Регулировочные элементы могут также перемещаться гидравлической стержневой стяжкой, эксцентриковыми дисками или электрическим приводом вместо винтов (см. фигуры 11А и 11С).

Таким образом, уровень поглощения силы может быть также очень быстро отрегулирован и/или в отдельных случаях устанавливаться автоматически.

Естественно, также можно использовать другие материалы, например гибкие деформируемые пластмассы или другие гибкие, деформируемые материалы и/или смеси материалов.

Показанный на чертежах поглотитель энергии может также использоваться как поглотитель энергии в так называемых соединительных тягах или растяжках. Возможны, например, применения, описанные ниже.

Поглотитель энергии в полках вешалок. Конкретный эффект - передача сил освобожденного держателя на расположенную перед ним полку и избыточность потенциала этой концепции удержания. Как правило, эти принципы используются там, где требуется постоянное положительное соединение с глухой посадкой (определяется кинематически).

Поглотитель энергии в шасси.

Поглотитель энергии с ленточными системами.

Поглотитель энергии в рулевом механизме для больших посадочных щитков и рулей.

Поглотитель энергии для сидений.

Поглотитель энергии для обеспечения безопасности груза.

Интеграция поглотителей энергии в точках крепления опор кабины.

Поглотитель энергии для вспомогательных силовых установок.

Поглотитель энергии для отделяющихся стенок или сети разрядников самолета.

Можно установить различные уровни силы, изменяя геометрию элементов поглотителя, радиус изгиба и свойства материала. Кроме того, уровень силы можно регулировать, изменяя расстояние между накладными пластинами. Может быть осуществлено постоянное фрикционное соединение. Система может быть непроницаемой для условий окружающей среды. Кроме того, система может быть нечувствительной к диагональному растяжению (т.е., например, к диагонали, показанной стрелкой на фигуре 9А), которое может возникнуть при аварийной посадке с деформацией несущей конструкции. При этом может произойти относительное смещение элементов/компонентов, в результате чего может иметь место отклонение в направлении вытягивания пластины.

Реферат

Изобретение относится к поглотителям энергии для самолета. Поглотитель энергии (100) включает корпус (101, 102), первый элемент (1) и второй элемент (2), который расположен параллельно первому и примыкает к нему. Элементы (1, 2) могут поглощать удары самолета о землю пластической деформацией, повышая пассивную безопасность пассажиров и несущей конструкции. Обеспечивается повышение пассивной безопасности пассажиров и уменьшение веса. 7 з.п. ф-лы, 33 ил.

Формула