Способ и устройство для кондиционирования воздуха в грузовом отсеке или кабине воздушного судна
Изобретение относится к системам кондиционирования воздуха в грузовом отсеке или кабине воздушного судна. Способ и система магистралей для кондиционирования воздуха предусматривают подачу воздуха в грузовой отсек (12, 14) или в кабину в удаленные от пассажиров области (А, В, С, D) и в ближние к пассажирам области (Е, F, G, Н). При необходимости охлаждения в ближние к пассажирам области (Е, F, G, Н) подают более теплый воздух, нежели чем в удаленные от пассажиров области (А, В, С, D). Технический результат заключается в обеспечении высокого теплового комфорта пассажиров, а также хорошего качества воздуха. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу и устройству для кондиционирования воздуха в грузовом отсеке или кабине воздушного судна.
Уровень техники
В соответствии с современным уровнем техники кондиционирование воздуха в кабинах самолетов производят, например, таким способом, при котором смешанный воздух с отрегулированной температурой нагнетают в кабину, в ее верхнюю зону, т.е. в область потолка. Термин «кондиционирование воздуха» в данном случае используется не только в узком смысле установления температурных условий и влажности атмосферы, но также установления или, точнее, регулирования важных параметров подводимого воздуха, следовательно, в частности, и его температуры. Это относится также и к описываемому далее изобретению.
В современных самолетах так называемый смешанный воздух, нагнетаемый в кабину, обычно состоит из трех компонентов, а именно так называемого рециркулирующего воздуха, отрегулированного по температуре свежего воздуха, и воздуха, отбираемого от компрессора двигателя, который используется в камере сгорания. Рециркулирующий воздух - это воздух из кабины или грузового отсека, который используется повторно. Обработка рециркулирующего воздуха и свежего воздуха, как таковая, известна, например, из DE 19936643 A1. В известных технических решениях температуру свежего воздуха обычно регулируют на уровне, соответствующем самой низкой температуре из всех подключенных потребителей свежего воздуха, т.е. агрегатов самолета, которые используют свежий воздух. Чтобы получить требуемую температуру в кабине, к поступающему смешанному воздуху примешивают, в зависимости от требований по температуре, некоторое отрегулированное количество воздуха от компрессора. В известных технических решениях отрегулированный по температуре смешанный воздух подается через множество магистралей, которые ведут к различным областям кабины, при этом смешанный воздух, подаваемый в различные области кабины (или грузового отсека), в каждой области имеет температуру, которая установлена или отрегулирована на одном и том же уровне. Такие способы и устройства кондиционирования воздуха в кабинах самолетов, например, также известны из DE 19642203 С1 и US 4741255.
GB 954342 раскрывает систему кондиционирования воздуха грузового отсека воздушного судна. Температура воздуха, направляемого в область потолка, и температура воздуха, направляемого в область пола, могут управляться независимо.
US 5545084 раскрывает способ и устройство для кондиционирования воздуха двух палуб воздушного судна. Воздушный поток выпускного отверстия двигателя подается с целью кондиционирования воздуха пассажирской кабины верхней палубы и пассажирской кабины нижней палубы. Воздушный поток охлаждается, по меньшей мере, одним устройством кондиционирования воздуха, смешивается с рециркулированным воздухом из нижней кабины по меньшей мере в одной камере предварительного смешивания и затем смешивается с рециркулированным воздухом из верхней кабины в локальных камерах смешивания. Окончательные воздушные потоки направляются в пассажирские кабины верхней палубы и нижней палубы. Клапаны управления распределяют потоки кондиционированного воздуха для каждой кабины, соответственно, между входными отверстиями потолка для воздуха и входными отверстиями пола для воздуха. Основная часть потоков кондиционированного воздуха подается к входным отверстиям для воздуха, предусмотренным около потолка, и только малая часть воздуха подается к входным отверстиям для воздуха, расположенным около пола. Входные отверстия для воздуха около пола главным образом предназначены для обеспечения вспомогательного нагрева около пола, как требуется для повышения комфорта пассажиров. Соответствующее распределение воздушного потока управляется клапанами в зависимости от того, как требуется по ситуации.
US 6306032 В1 раскрывает систему кондиционирования воздушного судна, которая обеспечивает вентиляцию, кондиционирование воздуха и пожарную защиту для подпалубного лестничного колодца и грузового отсека, который может быть оборудован пассажирскими спальными отсеками. Модуль смешивания воздуха смешивает свежий воздух и переработанный воздух для подачи смешанного воздуха через первую основную линию подачи воздуха и модуль подачи воздуха в грузовой отсек и через вторую основную линию подачи воздуха - в лестничный колодец. Модуль отбора воздуха обеспечивает компоненту горячего воздуха, отведенного от двигателей воздушного судна, в смешанном воздухе, подаваемом через первую и вторую основные линии подачи воздуха.
US 5479983 раскрывает систему кондиционирования воздуха для пассажирской кабины воздушного судна, причем кондиционированный воздух по существу обеспечивается установкой кондиционирования воздуха и вводится в пассажирскую кабину через несколько отдельных систем распределения воздуха, каждая из которых связана с соответствующей секцией ввода воздуха. Длина пассажирской кабины должна быть разделена на несколько зон кондиционирования воздуха. Для каждой зоны кондиционирования воздуха предусмотрены датчик температуры зоны и соответствующая отдельная система регулирования температуры. Модуль управления зоной подключен ко всем элементам управления температурой отдельных систем распределения воздуха.
Известные способы и устройства кондиционирования воздуха в кабинах и грузовых отсеках самолетов обладают недостатком, связанным с трудностью обеспечения хорошего теплового комфорта для пассажиров, в особенности, если тепловые свойства стенок кабины изменяются в широких пределах, то есть имеет место достаточно большое различие в теплопроводности. Такие сравнительно большие отличия в теплопроводности возникают, в частности, между полом кабины и ее боковыми стенками.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание способа и устройства для кондиционирования воздуха грузового отсека или кабины воздушного судна, посредством которых можно обеспечить высокий тепловой комфорт пассажиров, а также хорошее качество воздуха. Чтобы получить достаточное качество воздуха, необходим определенный минимальный объем пропускаемого воздуха. Качество воздуха оценивается, в частности, по уровням содержания двуокиси углерода и окиси углерода, влажности воздуха, а также по концентрации вредных веществ.
Чтобы решить указанную задачу, способ кондиционирования воздуха в грузовом отсеке или кабине воздушного судна, соответствующий настоящему изобретению, предусматривает, что подачу воздуха в грузовой отсек и/или кабину осуществляют одновременно в удаленные от пассажиров области и в ближние к пассажирам области, причем температура воздуха, подаваемого в удаленные от пассажиров области, отличается от температуры воздуха, подаваемого в ближние к пассажирам области.
Области, в вышеуказанном смысле ближние к пассажирам, располагаются в области пола, а области, удаленные от пассажиров, располагаются в области потолка кабины. Разность температур воздуха, подаваемого в области, ближние к пассажирам, и в области, удаленные от пассажиров, зависит от текущих температурных условий, в частности от того, должен ли пассажирский салон обогреваться или охлаждаться. Практически важным является случай охлаждения пассажирского салона. Если необходимо охлаждение кабины, то приходится нагнетать в целом холодный воздух, хотя пассажиров, естественно, нельзя напрямую подвергать действию очень холодного воздуха. Поэтому, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, в случае необходимости охлаждения, в области, ближние к пассажирам, подается несколько более теплый воздух, нежели в области, удаленные от пассажиров.
В случае, если необходим обогрев кабины, предпочтительна аналогичная процедура. Чтобы не подвергать пассажиров прямому воздействию относительно горячего потока воздуха в данных условиях в кабину, в области, удаленные от пассажиров, подают несколько более горячий воздух, нежели в области, ближние к пассажирам.
Система магистралей для кондиционирования воздуха грузового отсека или кабины воздушного судна, соответствующая настоящему изобретению, предусматривает по меньшей мере первое и второе ответвления магистралей, через которые воздух с различной температурой можно подавать, с одной стороны, в удаленные от пассажиров области и, с другой стороны, в ближние к пассажирам области грузового отсека и/или кабины.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления изобретения смешанный воздух, который, если требуется, может быть сформирован из трех компонентов и который вводится в кабину и/или в грузовой отсек, подается в систему магистралей по существу через две питающие линии. Одна из питающих линий, если требуется, передает отрегулированный по температуре свежий воздух и рециркулирующий воздух. Другая питающая линия, если требуется, передает горячий воздух, отбираемый от компрессора двигателя, в большем или меньшем объеме.
Различные температуры воздуха в вышеупомянутых первом и втором ответвлениях получают простым способом за счет средств управления, например, клапана, который регулирует отношение объема воздуха, отбираемого от компрессора двигателя, к объему свежего и рециркулирующего воздуха в первой и второй ветвях.
В частности, изобретение обеспечивает комфорт пассажиров, если грузовой отсек транспортного самолета также используется для перевозки большего числа людей. Комфорт пассажиров также достигается и в данном случае, если пол, по причине плохой теплоизолирующей способности, относительно более холодный по сравнению с боковыми стенками. В сравнении с известными техническими решениями, удобство пассажиров в настоящем изобретении также достигается благодаря тому факту, что на их комфорт не оказывает отрицательного влияния слишком горячий воздух, который присутствует в зоне пола. При использовании изобретения достигается равномерное распределение температур и скоростей воздушных потоков в грузовом отсеке и/или кабине, а однородность температур стенок, окружающих пассажиров, повышает так называемый тепловой комфорт. В то же самое время изобретение обеспечивает хорошее качество воздуха за счет расхода воздуха, необходимого для данной цели.
Краткое описание чертежей
Один вариант осуществления изобретения будет подробно описан ниже со ссылками на прилагаемый чертеж.
Осуществление изобретения
На чертеже схематично показано воздушное судно типа самолета и система магистралей для кондиционирования воздуха грузового отсека или кабины. Схематично представленный самолет 10 содержит грузовые отсеки 12, 14. В грузовых отсеках 12, 14 также можно перевозить дополнительное число пассажиров. Как вариант показанного примера осуществления изобретения, вместо грузовых отсеков кондиционирование воздуха может производиться и в кабинах, подобным же образом, при помощи системы магистралей, которая более подробно описана ниже. В каждом случае грузовые отсеки 12, 14 содержат зону 18 пола и зону 20 потолка.
Показанная на чертеже система магистралей для подачи смешанного воздуха в грузовые отсеки 12, 14, также служащие для перевозки пассажиров, содержит первые ответвления 22, 24 магистралей, которые ведут в зону 20 потолка.
Вторые ответвления 26, 28 магистралей ведут в зону 18 пола. Питающая магистраль 30 приходит от камеры смешивания (не показана), в которой свежий воздух с отрегулированной температурой смешивается с рециркулирующим воздухом. Стрелкой показано направление потока в питающей магистрали 30.
Еще одна питающая магистраль 32 подает горячий воздух, отбираемый от компрессора двигателя.
Воздух, отрегулированный по температуре при помощи по сути известных датчиков и регулирующего устройства, подается из первых ответвлений 22, 24 магистралей через трубы А, В, С, D, проходящие в продольном направлении кабины, в грузовой отсек или кабину. С этой целью трубы А, В, С, D содержат отверстия для выпуска воздуха, равномерно распределенные по их длине.
Отрегулированный по температуре воздух, передаваемый через вторые ответвления 26, 28 магистралей, подается через трубы Е, F, G, Н в грузовой отсек и/или кабину, при этом трубы Е, F, G, Н подобным же образом проходят в продольном направлении кабины в зоне 18 пола и содержат отверстия.
Если по причине наружных условий кабину приходится охлаждать, то воздух подается в кабину через трубы А, В, С, D, удаленные от пассажиров, причем этот воздух несколько более холодный, чем воздух, подаваемый через трубы Е, F, G, Н, чтобы не подвергать пассажиров действию неприятно холодного потока воздуха, что потенциально опасно из-за возможности простудиться.
Индивидуальные значения температуры воздуха, выходящего из отверстий труб А, В, С, D, E, F, G и Н задаются, как это требуется, системой управления, в зависимости от условий наружной среды. Регулирование температуры выполняется следующим образом.
Горячий воздух, отбираемый от компрессора, подаваемый в систему магистралей через питающую магистраль 32, разделяется на две ветви 38, 40, в которых установлены клапаны 34, 36, пропускной способностью которых можно управлять. Горячий воздух от компрессора, управляемый клапаном 34, проходит через магистрали 42, 44 и поступает в две магистрали 22, 24 первого ответвления. Другими словами, подача горячего воздуха компрессора в первое ответвление 22, 24 регулируется посредством клапана 34.
Горячий воздух от компрессора, протекающий через управляемый клапан 36, проходит через магистрали 46, 48 и поступает в две магистрали 26, 28 второго ответвления. Таким образом, температура воздуха, подаваемого через вторые ответвления 26, 28 в зону 18 пола, регулируется посредством установки положения клапана 36.
Если один из клапанов 34, 36 открыть сильнее, то объем горячего воздуха от компрессора, подаваемый в соответствующее первое или второе ответвление, будет увеличен, и температура смешанного воздуха, подаваемого через данное ответвление, также будет увеличена. Датчики в грузовых отсеках или кабинах, служащие для измерения температуры, являются известными устройствами и могут быть использованы в соответствии с известными техническими решениями. Аналогично, известным является и оборудование для получения свежего воздуха и регулирования его температуры, а также оборудование для рециркуляции воздуха кабины перед его подачей через вышеописанную питающую магистраль 30 в систему магистралей, соответствующую настоящему изобретению. То же касается и необходимых датчиков температуры и управляемого компьютером регулирующего устройства, посредством которого осуществляется регулирование необходимых температур подаваемого воздуха. Процесс регулирования зависит от различных параметров, таких, например, как требуемая температура внутри грузового отсека или кабины, наружная температура и число занятых мест в кабине. В зависимости от этого воздух, подаваемый в зону 18 пола через отверстия в трубах Е, F, G, Н, должен иметь температуру на несколько градусов Цельсия ниже, чем воздух в зоне 20 потолка, который подается через отверстия в трубах А, В, С, D. Однако, если температуру в грузовом отсеке или в кабине следует увеличить по сравнению с ее текущим значением, тогда воздух, подаваемый в зону 18 пола, как правило, должен иметь более высокую температуру, чем ее текущее значение.
Если, с другой стороны, температуру в грузовом отсеке или в кабине следует уменьшить по сравнению с ее текущим значением, тогда воздух, подаваемый в зону 18 пола через отверстия в трубах Е, F, G и Н, должен иметь температуру, на несколько градусов Цельсия выше, чем температура воздуха в зоне 20 потолка, куда он подается через отверстия в трубах А, В, С, D. В таком случае воздух, подаваемый в зону 18 пола и в зону 20 потолка, имеет более низкую температуру, чем ее текущее значение.
1. Способ кондиционирования воздуха в грузовом отсеке или кабине воздушного судна, при этом грузовой отсек выполнен с возможностью перевозки пассажиров, в котором подачу воздуха в грузовой отсек (12, 14) или в кабину осуществляют в удаленные от пассажиров области (А, В, С, D) и в ближние к пассажирам области (Е, F, G, Н), причем температура воздуха, подаваемого в удаленные от пассажиров области, отличается от температуры воздуха, подаваемого в ближние к пассажирам области, отличающийся тем, что при необходимости охлаждения в ближние к пассажирам области (Е, F, G, Н) подают более теплый воздух, нежели чем в удаленные от пассажиров области (А, В, С, D).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ближние к пассажирам области (Е, F, G, Н) расположены ближе к полу (18) грузового отсека или кабины, чем удаленные от пассажиров области (А, В, С, D).
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что ближние к пассажирам области (Е, F, G, Н) расположены на полу (18) грузового отсека или кабины, а удаленные от пассажиров области (А, В, С, D) расположены в верхней зоне (20) грузового отсека или кабины.
4. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что подаваемый воздух представляет собой свежий воздух, в частности отрегулированный по температуре свежий воздух, и содержит воздух, отбираемый от компрессора двигателя.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что подаваемый воздух также содержит рециркулирующий воздух.
6. Система магистралей для кондиционирования воздуха грузового отсека или кабины воздушного судна, при этом грузовой отсек выполнен с возможностью перевозки пассажиров, содержащая по меньшей мере первое ответвление (22, 24) магистралей, ведущее к удаленным от пассажиров зонам (20) грузового отсека или кабины, и по меньшей мере второе ответвление (26, 28) магистралей, ведущее к ближним к пассажирам зонам (18) грузового отсека или кабины, при этом предусмотрены средства (34, 36) для одновременной подачи воздуха с различной температурой через первое и второе ответвления магистралей, отличающаяся тем, что выполнена с возможностью подачи при необходимости охлаждения в ближние к пассажирам области (Е, F, G, Н) более теплого воздуха, нежели чем в удаленные от пассажиров области (А, В, С, D).
7. Система магистралей по п.6, отличающаяся тем, что первое ответвление (22, 24) магистралей ведет к верхней зоне (20), а второе ответвление (26, 28) магистралей ведет к зоне (18) пола грузового отсека (12, 14) или кабины.
8. Система магистралей по п.6, отличающаяся тем, что первое ответвление (22, 24) магистралей присоединено с одной стороны по меньшей мере к одной питающей магистрали (30) для подачи отрегулированного по температуре свежего воздуха и/или рециркулирующего воздуха и с другой стороны по меньшей мере к одной питающей магистрали (32) для подачи горячего воздуха, отбираемого от компрессора двигателя.
9. Система магистралей по п.6, отличающаяся тем, что второе ответвление (26, 28) магистралей присоединено с одной стороны по меньшей мере к одной питающей магистрали (30) для подачи отрегулированного по температуре свежего воздуха и/или рециркулирующего воздуха и с другой стороны по меньшей мере к одной питающей магистрали (32) для подачи горячего воздуха, отбираемого от компрессора двигателя.
10. Система магистралей по п.6, отличающаяся тем, что предусмотрены средства (34, 36) управления отношением объема воздуха, отбираемого от компрессора двигателя, к объему свежего и рециркулирующего воздуха в первом и втором ответвлениях магистралей.
Приоритет по пунктам:
21.09.2004 по пп.1,6,7-10;
30.12.2003 по пп.2-5.
