ПАНЕЛЬ ОБШИВКИ ВОЗДУШНОГО СУДНА С УЛЬТРАЗВУКОВЫМ ДАТЧИКОМ Российский патент 2014 года по МПК B64D37/02 

Описание патента на изобретение RU2507128C2

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к панели обшивки воздушного судна с ультразвуковым датчиком и к способу изготовления такой панели.

Уровень техники

Ультразвуковой топливомер для воздушного судна описан в WO 2005/015134. Ультразвуковой приемопередатчик прикреплен к ленте-носителю, которая присоединена к внутренней поверхности стенки топливного бака. Проблемой таких монтируемых изнутри систем является то, что провода и приемопередатчик, являясь электрическими компонентами, потенциально могут воспламенить топливо. Еще одной проблемой таких систем является то, что для ремонта или осмотра приемопередатчика персонал должен входить внутрь бака. Это может быть длительным и сложным.

Обе эти проблемы могут быть решены путем наружного монтажа приемопередатчика, как в US 5761955. Однако это является неприемлемым в случае панели обшивки воздушного судна, поскольку приемопередатчик будет увеличивать аэродинамическое сопротивление.

Раскрытие изобретения

Согласно первому аспекту изобретения, предлагается панель обшивки воздушного судна, представляющая собой в процессе использования стенку бака для текучей среды, содержащая обшивочный слой с наружной поверхностью, представляющей собой в процессе использования аэродинамическую поверхность воздушного судна; отверстие в обшивочном слое; ультразвуковой датчик; и панель доступа, которая заполняет указанное отверстие и может быть отделена для получения доступа к указанному датчику снаружи указанного бака.

Наличие панели доступа в обшивочном слое позволяет устанавливать, осматривать и/или ремонтировать датчик снаружи бака. Предпочтительно, панель доступа находится по существу на одном уровне с наружной поверхностью панели обшивки с тем, чтобы свести к минимуму аэродинамическое сопротивление.

Панель может иметь монолитную конструкцию лишь с одним слоем. Альтернативно панель может иметь конструкцию типа сэндвич с внутренним слоем и сердцевиной, имеющей более низкую массовую плотность, чем внутренний слой и обшивочный слой, причем сердцевина расположена между внутренним слоем и обшивочным слоем. Преимуществом этого является то, что датчик и, возможно, также сигнальный провод могут быть отделены от топлива или паров топлива внутренним слоем. Панель обшивки типа сэндвич может быть собрана путем помещения сердцевины и датчика на первый из слоев с последующей укладкой другого слоя на указанные сердцевину и датчик.

Предпочтительно ультразвуковой датчик сопряжен с внутренней поверхностью обшивочного слоя. Датчик может также быть приклеен к обшивочному слою.

Ультразвуковой датчик может состоять лишь из ультразвукового приемопередатчика либо представлять собой узел датчика, содержащий приемопередатчик в сборе с одним или более соединительными приспособлениями. Узел датчика может иметь наклонную поверхность, которая сопряжена с внутренним слоем, а внутренний слой образует уклон в том месте, где он сопряжен с этой наклонной поверхностью. Обычно приемопередатчик имеет плоскую поверхность, которая сопряжена с внутренним слоем.

Панель доступа может быть смонтирована на обшивочном слое. Однако это представляет проблему, заключающуюся в том, что в обшивочном слое должны быть выполнены отверстия, ослабляющие обшивочный слой и увеличивающие аэродинамическое сопротивление. Поэтому, более предпочтительно, панель доступа смонтирована на ультразвуковом датчике, обычно с помощью одного или более отделяемых крепежных элементов.

Бак для текучей среды обычно представляет собой топливный бак, однако и другие текучие среды могут отслеживаться приемопередатчиком, такие как вода или текучая среда для гидравлических приводов. Обычно датчик используется для отслеживания уровня текучей среды в баке.

Краткое описание чертежей

Далее будут описаны варианты осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фигура 1 - вид в сечении панели обшивки воздушного судна с конструкцией типа сэндвич,

фигура 2 - перспективный вид в сечении панели,

фигура 3 - перспективный вид в сечении узла датчика,

фигуры 4-7 - перспективные виды в сечении, показывающие последовательность этапов при изготовлении панели,

фигура 8 - схематичный вид топливного бака, содержащего панель, и

фигуры 9 и 10 - перспективные виды в сечении панели обшивки воздушного судна с монолитной конструкцией.

Осуществление изобретения

Фигура 1 - это вид в сечении панели обшивки воздушного судна. Панель имеет так называемую конструкцию типа «сэндвич» с композитным внутренним слоем 1, композитным обшивочным слоем 2, панелью 3 доступа и имеющей низкую плотность вспененной сердцевиной 4.

Кроме того, между внутренним и обшивочным слоями панели обшивки расположены узел 14 ультразвукового датчика, сигнальный провод 9 и канал 10 для провода. Сигнальный провод 9 показан на фигуре 1, но не показан на других фигурах.

Узел 14 датчика, показанный на фигуре 3, содержит приемопередатчик 5 (к которому присоединен сигнальный провод 9), внутреннее соединительное приспособление 15 с резьбовым отверстием 16, вспененный наполнитель 17 и наружное соединительное приспособление 18. Наружное соединительное приспособление 18 имеет поверхность 19 в форме усеченного конуса, которая сопряжена с внутренним слоем 1. Внутренний слой 1 формирует соответствующий уклон 20 в том месте, где он сопряжен с поверхностью в форме усеченного конуса наружного соединительного приспособления 18, что лучше всего видно на фигуре 2. Приемопередатчик 5 имеет наружную резьбу, которая образует резьбовое соединение с отверстием 16 во внутреннем соединительном приспособлении.

Фигуры 4-7 - это перспективные виды в сечении, показывающие последовательность этапов при изготовлении панели.

Композитный обшивочный слой 2 состоит из композитных «препреговых» подслоев, а каждый подслой содержит систему однонаправленных углеродных волокон, пропитанную эпоксидной смолой. Каждый подслой может быть уложен вручную либо при помощи лентоукладочного автомата, в виде рядов лентообразных полос.

В обшивочном слое 2 вырезают отверстие 30, как показано на фигуре 4. Далее узел 14 датчика, канал 10 для провода и сердцевину 4 помещают на обшивочный слой, как показано на фигуре 5. Узел 14 датчика помещают внутрь круглого отверстия в сердцевине, а канал 10 для провода помещают внутрь удлиненного отверстия в сердцевине. Узел 14 датчика и канал 10 для провода входят в соответствующие отверстия в сердцевине 4 с плотной посадкой, так что они сопряжены с сердцевиной на всех сторонах.

Далее внутренний слой 1 укладывают на узел 14 датчика, канал 10 для провода и сердцевину 4, как показано на фигуре 6. Внутренний слой 1 имеет такую же конструкцию, что и обшивочный слой 2, а именно, он содержит композитные «препреговые» подслои, а каждый подслой содержит систему однонаправленных углеродных волокон, пропитанную эпоксидной смолой. Каждый подслой может быть уложен вручную либо при помощи лентоукладочного автомата, в виде рядов лентообразных полос.

Вспененная сердцевина 4 имеет более низкую массовую плотность, чем композитный внутренний слой 1 и композитный обшивочный слой 2.

Канал 10 для провода имеет такую же высоту, что и сердцевина 4, так что он сопряжен как с внутренним слоем 1, так и с наружным обшивочным слоем 2, и поддерживает как внутренний слой 1, так и наружный обшивочный слой 2. Малый угол уклона позволяет относительно легко уложить внутренний слой 1.

Далее сигнальный провод 9 пропускают вдоль канала 10 для провода до тех пор, пока его свободный конец не войдет в открытую камеру 31 под приемопередатчиком. Свободный конец сигнального провода затем присоединяют к приемопередатчику, при этом доступ для этой операции обеспечивается отверстием 30 в обшивочном слое. Сигнальный провод 9 может быть присоединен к приемопередатчику посредством клемм с винтовым креплением, путем навивания или любым другим подходящим способом.

Наконец, отверстие 30 закрывают путем привинчивания панели 3 доступа к внутреннему соединительному приспособлению 15 посредством ряда винтов (не показаны), проходящего вдоль ее периферии. Необходимо отметить, что благодаря привинчиванию панели 3 доступа к внутреннему соединительному приспособлению 15 не требуется прохождение крепежных элементов сквозь обшивочный слой 2. Панель 3 доступа и узел датчика защищены от выпадения из отверстия 30 за счет сопряжения фланца 21 внутреннего соединительного приспособления 15 с внутренней поверхностью обшивочного слоя 2 вдоль периферии отверстия 30. При необходимости панель 3 доступа впоследствии может быть отвинчена для получения доступа к приемопередатчику с целью его ремонта или осмотра.

Фигура 8 - это схематичный вид топливного бака воздушного судна, содержащего панель обшивки из фигур 1-7. При использовании, как показано на фигуре 8, внутренний слой 1 представляет собой стенку топливного бака, содержащего топливо 40, а обшивочный слой 2 и панель 3 доступа образуют аэродинамическую поверхность воздушного судна, испытывающую воздействие воздушного потока 41. Таким образом, желательно, чтобы внутренний слой 1 был неповрежденным (для предотвращения утечки топлива), а обшивочный слой 2 и панель 3 доступа были гладкими (для сведения к минимуму аэродинамического сопротивления).

Приемопередатчик подает ультразвук 43 внутрь топлива. Ультразвук отражается от границы 44 раздела топлива и воздуха, в результате чего создается ультразвуковое эхо, которое принимается приемопередатчиком и передается через сигнальный провод 9 процессору 45, находящемуся в удаленном месте, таком как фюзеляж воздушного судна. Процессор 45 затем определяет уровень топлива на основании времени прибытия ультразвукового эха. В частности, для каждого топливного бака имеется прямая зависимость между временем прохождения ультразвука и высотой топлива, содержащегося в баке, при условии, что приемопередатчик находится в известной измерительной позиции на баке.

Фигуры 9 и 10 - это перспективные виды в сечении панели обшивки воздушного судна согласно второму варианту осуществления изобретения с монолитной конструкцией. Панель имеет один композитный обшивочный слой 52, панель 53 доступа и узел 54 ультразвукового датчика.

Узел 54 датчика содержит приемопередатчик 55, к которому присоединен сигнальный провод (не показан), и напоминающий по форме цветочный горшок корпус 56 с резьбовым стаканом 57 и каналом 58, который действует в качестве канала для провода. Приемопередатчик 55 имеет наружную резьбу, которая образует резьбовое соединение со стаканом 57.

Корпус 56 прикреплен к внутренней поверхности обшивочного слоя 52 вдоль периферии панели 53 доступа, а панель 53 доступа прикреплена болтами к корпусу 56.

Изобретение описано со ссылками на один или более предпочтительных вариантов осуществления, однако следует понимать, что различные изменения или модификации могут быть внесены в него без отклонения от объема изобретения, который определяется прилагаемой формулой изобретения.

Похожие патенты RU2507128C2

название год авторы номер документа
КЕССОННЫЙ УЗЕЛ СТАБИЛИЗАТОРА И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ 2012
  • Марко Джеффри Ли
RU2608774C2
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЖЕСТКОСТИ НЕРВЮРЫ 2009
  • Уилльямс Стефен
RU2518104C2
СИЛОВЫЕ КЕССОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ И СПОСОБЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ 2014
  • Марко Джеффри Л.
  • Нордмэн Пол С.
  • Браун Стивен Т.
  • Реслер Уиллиам Г.
  • Исомура Терри К.
  • Уэстри Уиллард Н.
RU2641026C2
РЕЗЕРВУАР ДЛЯ СОДЕРЖАНИЯ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ ВНУТРИ КАМЕРЫ 2008
  • Вест Колин Джон
  • Эйлвз Джеймс
  • Пайпер Роберт
RU2478527C2
КОМПОЗИТНАЯ СТРУКТУРА 2014
  • Тилбрук Дэвид
RU2676623C1
УЗЕЛ ТОПЛИВНОГО ЭЛЕМЕНТА 2006
  • Берлинг Пол Морис
  • Ганнер Алек Гордон
RU2378743C1
КРЫЛО САМОЛЕТА 2014
  • Демченко Олег Федорович
  • Попович Константин Федорович
  • Матвеев Андрей Иванович
  • Подобедов Владимир Александрович
  • Матросов Александр Анатольевич
  • Лавров Павел Анатольевич
  • Нарышкин Виталий Юрьевич
  • Артёмов Михаил Владимирович
  • Кабанов Александр Николаевич
  • Мирохина Ольга Викторовна
RU2557638C1
КОНСТРУКТИВНЫЕ ВСТАВКИ ДЛЯ СОТОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ 2014
  • Хоулмэнс Питер
RU2671805C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ПРОВОДКИ НА ВОЗДУШНОМ СУДНЕ 2007
  • Уилльямс Стефен
RU2424951C2
СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ 2007
  • Пейн Кристофер
  • Каллинен Ристо
RU2446986C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 507 128 C2

Реферат патента 2014 года ПАНЕЛЬ ОБШИВКИ ВОЗДУШНОГО СУДНА С УЛЬТРАЗВУКОВЫМ ДАТЧИКОМ

Изобретение относится к области авиации, в частности к системам подачи топлива к силовой установке воздушного судна. Изобретение заключается в конструкции панели обшивки воздушного судна, которая при использовании представляет собой стенку бака для текучей среды, содержащей обшивочный слой с наружной поверхностью, которая представляет из себя аэродинамическую поверхность воздушного судна. В отверстии в обшивочном слое топливного бака установлена панель, содержащая ультразвуковой датчик измерителя уровня топлива, который смонтирован на внутренней поверхности обшивочного слоя рядом с отверстием в обшивочном слое; и панель доступа, которая закрывает отверстие и может быть отделена для получения доступа к датчику. Улучшаются аэродинамические характеристики, повышается надежность и безопасность полетов. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 10 ил.

Формула изобретения RU 2 507 128 C2

1. Панель обшивки воздушного судна, представляющая собой в процессе использования стенку бака для текучей среды, содержащая обшивочный слой с наружной поверхностью, представляющей собой в процессе использования аэродинамическую поверхность воздушного судна; отверстие в обшивочном слое; ультразвуковой датчик и панель доступа, которая заполняет указанное отверстие и может быть отделена для получения доступа к указанному датчику снаружи указанного бака.

2. Панель по п.1, отличающаяся тем, что содержит внутренний слой и сердцевину, имеющую более низкую массовую плотность, чем внутренний слой и обшивочный слой, причем сердцевина расположена между внутренним слоем и обшивочным слоем.

3. Панель по п.2, отличающаяся тем, что содержит сигнальный провод, присоединенный к ультразвуковому датчику, причем сигнальный провод расположен между внутренним и обшивочным слоями панели обшивки.

4. Панель по п.2 или 3, отличающаяся тем, что содержит канал для провода, расположенный между внутренним и обшивочным слоями панели обшивки.

5. Панель по п.4, отличающаяся тем, что канал для провода окружает сигнальный провод.

6. Панель по п.4, отличающаяся тем, что канал для провода сопряжен с внутренним слоем и обшивочным слоем.

7. Панель по п.4, отличающаяся тем, что сигнальный провод и/или канал для провода установлен в отверстие или углубление в сердцевине.

8. Панель по п.1, отличающаяся тем, что указанный датчик содержит узел датчика, содержащий приемопередатчик в сборе с одним или более соединительным устройством.

9. Панель по п.2, отличающаяся тем, что указанный датчик имеет наклонную поверхность, которая сопряжена с внутренним слоем, а внутренний слой образует уклон в том месте, где он сопряжен с наклонной поверхностью.

10. Панель по п.8, отличающаяся тем, что приемопередатчик собран с одним или более соединительным устройством с помощью резьбового соединения.

11. Панель по п.2, отличающаяся тем, что указанный датчик установлен в отверстие или углубление в сердцевине.

12. Панель по п.2, отличающаяся тем, что указанный датчик сопряжен и находится в непосредственном контакте с внутренним слоем и обшивочным слоем.

13. Панель по п.2, отличающаяся тем, что сердцевина содержит массив воздушных полостей.

14. Панель по п.2, отличающаяся тем, что сердцевина содержит вспененный или имеющий сотовую структуру материал.

15. Панель по п.1, отличающаяся тем, что панель доступа смонтирована на ультразвуковом датчике.

16. Панель по п.15, отличающаяся тем, что панель доступа смонтирована на ультразвуковом датчике с помощью одного или более отделяемого крепежного элемента.

17. Панель по п.1, отличающаяся тем, что ультразвуковой датчик сопряжен с внутренней поверхностью обшивочного слоя.

18. Способ изготовления панели обшивки воздушного судна, охарактеризованной в п.2, содержащий этапы, на которых помещают сердцевину и датчик на первый из указанных слоев и затем укладывают другой слой на указанные сердцевину и датчик.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2014 года RU2507128C2

US 5761955 А, 09.06.1998
US 20040144170 A1, 29.07.2004
US 5315563 A, 24.05.1994
US 5379658 A, 10.01.1995
US 6536275 B1, 25.03.2003
US 4079903 A, 21.03.1978
Устройство для визуализации обтекания аэродинамического объекта 1990
  • Борисов Михаил Федорович
  • Данилов Михаил Федорович
  • Литвинова Ирина Георгиевна
  • Сидоров Александр Николаевич
SU1749742A1
US 4530443 A, 23.07.1985
0
SU90195A1

RU 2 507 128 C2

Авторы

Петтитт Брин

Бил Джеймс

Даты

2014-02-20Публикация

2009-09-22Подача