Звукопоглощающий компонент для транспортных средств, в частности для летательных аппаратов
Изобретение относится к звукопоглощающему компоненту для транспортных средств, в частности для летательных аппаратов. Звукопоглощающий компонент содержит звукопоглощающую панель, установленную на опорной панели, содержащей выемки, в частности сетку отверстий, для передачи звука. Звукопоглощающая панель или панели охватываются рамами. На раме установлен переходный профиль. Достигается газопроницаемость, уменьшение веса и увеличение прочности звукопоглощающего компонента. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.
Настоящее изобретение относится к звукопоглощающим компонентам для транспортных средств, в частности для летательных аппаратов, содержащим по меньшей мере одну звукопоглощающую панель, размещенную на опорной панели, которая содержит выемки, в частности сетку отверстий или аналогичных средств, для передачи звука.
Для поглощения звука в качестве внутренней обшивки летательных аппаратов используются многослойные панели, которые содержат сотовый заполнитель с покрытиями с обеих сторон. Сотовый заполнитель может быть, например, сформирован с использованием бумаги Nomex®, импрегнированной фенолоальдегидной смолой, причем слои покрытий выполнены из пластмассы, усиленной волокнами, в частности из так называемого препрега. Термин "препрег" относится к слоям тканых материалов с усиливающими волокнами, сеткам из усиливающих волокон или усиливающим волокнам, которые предварительно импрегнируются на заводе подходящим составом смол, например эпоксидной смолой или аналогичным материалом, и которые затем отверждаются при соответствующих температурах и давлениях без дополнительных добавок, таких как, например, отвердители. Сетчатые слои из усиливающих волокон, тканые материалы с использованием усиливающих волокон и усиливающие волокна могут содержать, например, углеродные волокна, стекловолокно, арамидные волокна и другие аналогичные волокна. Однако такие многослойные панели не обеспечивают необходимую степень проницаемости для газов.
Кроме того, известны звукопоглощающие компоненты, в которых слой звукопоглощающего материала помещен между перфорированными металлическими листами или другими аналогичными конструкциями. Однако удельный вес таких структур, как правило, слишком велик для их применения в авиастроении.
Таким образом, целью настоящего изобретения является создание звукопоглощающего компонента для поглощения звука во внутренних помещениях летательных аппаратов, причем в таком компоненте обеспечивается достаточная газопроницаемость, и в то же время он достаточно легок и прочен.
Указанная цель достигается с помощью звукопоглощающего компонента согласно изобретению.
Поскольку в каждом случае каждая звукопоглощающая панель вставлена в раму, причем по меньшей мере на одной раме по меньшей мере в нескольких ее частях установлен переходный профиль, в частности для предотвращения разрушений, вызываемых усталостью материала, возникающей из-за ступенчатых изменений жесткости между по меньшей мере одной рамой и опорной панелью, то предлагаемый в изобретении звукопоглощающий компонент является газопроницаемым и имеет небольшой удельный вес, и при этом обеспечивается хорошая механическая жесткость. Переходные профили, устанавливаемые в соответствии с изобретением между опорной панелью и рамами звукопоглощающих панелей внутри звукопоглощающего компонента, предотвращают накопление усталости материалов звукопоглощающего компонента на протяжении длительных периодов эксплуатации.
В соответствии с предпочтительными вариантами предлагаемого в изобретении звукопоглощающего компонента по меньшей мере один переходный профиль содержит самоклеющуюся пластмассу. Такая самоклеющаяся пластмасса обеспечивает удобство и легкость установки переходных профилей. В то же время обеспечивается хорошее механическое соединение переходных профилей между сегментами рам и опорной панелью. Переходные профили могут состоять, например, из двухкомпонентного герметизирующего состава в форме пластмассы, в частности на основе полисульфидного полимера, простого политиоэфира, фтористого винидилена, гексафторпропилена, полиуретана и т.п. Поперечное сечение переходных профилей может, например, иметь квадратную, прямоугольную, вогнутую, треугольную или дугообразную (четверть окружности) формы, причем такие профили могут изготавливаться длинномерными секциями. Эти секции могут быть нарезаны на части, имеющие нужную длину, выбранную в соответствии с геометрическими размерами рамы. В качестве альтернативного варианта переходные профили могут быть также выполнены, например, с использованием одной из вышеуказанных пластмасс в форме состава, пригодного для нанесения с помощью ножевого устройства или распылением.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом конструкции звукопоглощающего компонента каждая рама формируется из четырех сегментов, которые по существу соединяются с опорной панелью, так чтобы они отходили друг от друга под прямым углом для формирования в целом прямоугольной рамы.
Благодаря простой, предпочтительно прямоугольной форме рам предлагаемого в изобретении звукопоглощающего компонента упрощается и соответственно удешевляется его производство. В предпочтительном варианте осуществления изобретения сегменты рам приклеивают к опорной панели для формирования рам. В альтернативном варианте конструкции звукопоглощающего компонента сегменты рам могут быть также надежно соединены с опорной панелью с использованием известных технологий сварки.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения предусматривается присоединение по меньшей мере одного переходного профиля по меньшей мере в нескольких частях по меньшей мере к одному сегменту рамы и к опорной панели. Поскольку сегменты рам приклеивают к опорной панели, то в ней могут возникать колебания (в основном во внутренних зонах рам), являющиеся результатом падающих звуковых колебаний. Поскольку материал опорной панели предпочтительно имеет небольшую толщину, то в переходной зоне к наклеиваемым сегментам рам, в частности в зоне внутренних поверхностей сегментов рам, возникают так называемые ступенчатые изменения жесткости, которые могут приводить к накоплению усталости материала и соответственно к усталостным разрушениям в этих зонах, и поэтому для эффективного предотвращения усталостных разрушений, в частности в переходных зонах между внутренними поверхностями сегментов рам и опорной панелью, устанавливаются переходные профили.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления изобретения сегменты рам содержат полые профили, в частности полые прямоугольные профили, для обеспечения выхода попавших посторонних частиц и воды. Использование полых прямоугольных профилей эффективно обеспечивает жесткость опорной панели, и в то же время упрощается ее изготовление. Кроме того, полые прямоугольные профили обеспечивают достаточно высокую механическую прочность при сравнительно небольшом весе. Кроме того, попавшие внутрь частицы загрязнений или вода могут легко выходить наружу через полые прямоугольные профили.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения предусматривается в каждом случае установка соединительных накладок на сегменты рам в угловых зонах рам таким образом, чтобы обеспечивалась механическая жесткость. Наложение соединительных накладок в угловых зонах сегментов рам, которые приклеивают к опорной панели, эффективно обеспечивает механическую жесткость рам, формируемых сегментами рам. При таком устройстве в зависимости от количества сегментов рам, которые соединяются в угловых зонах, соединительные накладки могут иметь форму уголка, Т-образную форму или форму креста. Соединительные накладки могут быть наклеены или же они могут быть жестко прикреплены к сегментам рам с использованием известных технологий сварки.
В соответствии еще с одним предпочтительным вариантом осуществления изобретения в каждом случае устанавливаются фиксирующие скобы, отходящие от диагонально противолежащих угловых зон по меньшей мере одной рамы, для прижатия по меньшей мере одной звукопоглощающей панели к опорной панели.
Фиксирующие скобы устанавливаются по диагонали крест-накрест, обеспечивая надежную фиксацию звукопоглощающих панелей в рамах. Фиксирующие скобы могут быть закреплены в угловых зонах рам с помощью прижимных соединителей. В качестве альтернативного варианта фиксирующие скобы могут также приклеиваться или привариваться в угловых зонах рам.
На чертежах показано:
фиг.1 - вид сзади предлагаемого в изобретении звукопоглощающего компонента;
фиг.2 - вид в перспективе зоны II фиг.1;
фиг.3 - увеличенный вид в перспективе зоны III фиг.2;
фиг.4 - увеличенный вид зоны IV фиг.2 в разобранном виде; и
фиг.5 - вид в перспективе угловой зоны полностью собранного звукопоглощающего компонента.
Одинаковые конструктивные элементы на всех чертежах имеют одни и те же ссылочные обозначения.
На фиг.1 представлен вид сзади предлагаемого в изобретении звукопоглощающего компонента.
В одном из вариантов осуществления изобретения звукопоглощающий компонент 1 содержит шесть звукопоглощающих панелей 2-7. Шесть рам 9-14, имеющих в целом прямоугольную форму, приклеены к опорной панели 8. Рамы 9-14 используются, в частности, для установки в них звукопоглощающих панелей 2-7.
Прямоугольные рамы 9-14 содержат четыре горизонтальных сегмента 15-18, а также в общей сложности девять одинаковых вертикальных сегментов, из которых, для того чтобы не загромождать чертеж, указан ссылочным номером только первый сегмент 19. Сегменты рам предпочтительно представляют собой полые прямоугольные профили, из которых может вытекать вода или выходить попавшие посторонние частицы. В качестве альтернативных вариантов сегменты рам могут иметь также и другие формы профилей, например, квадратные полые профили. В каждом случае к угловым зонам рам 9-14 приклеиваются соединительные накладки для обеспечения механической жесткости рам, причем, чтобы не загромождать чертеж, на фиг.1 указана ссылочным номером только соединительная накладка 20. Соединительная накладка 20 имеет форму уголка с двумя сторонами, которые отходят от вершины угла под прямым углом, поскольку в этой зоне примыкают друг к другу два сегмента рамы. В зависимости от числа (три или четыре) примыкающих сегментов рам другие соединительные накладки могут иметь Т-образную форму или форму креста. В угловых зонах рам 9-14 сегменты рам примыкают друг к другу под прямыми углами, при этом, чтобы не загромождать чертеж, на фиг.1 ссылочным номером указана только одна угловая зона 21. В угловой зоне 21 также имеется соединительная накладка, которая не показана на фигу.1, чтобы не закрывать примыкающие части сегментов 15, 19 и одну из фиксирующих скоб 22.
В каждом случае две противолежащие угловые зоны рам 9-14 содержат фиксирующие скобы, из которых на фиг.1 указаны ссылочными номерами только скобы 22 и 23. Главным назначением фиксирующих скоб является фиксация звукопоглощающих панелей 2-7 в рамах 9-14.
На фиг.2 представлен частичный вид в перспективе звукопоглощающего компонента 1, показанного на фиг.1.
Звукопоглощающие панели 6, 7 охватываются, среди прочего, рамами 13 и 14. Как можно видеть на фиг.2, фиксирующая скоба 23 имеет небольшие изгибы возле концов. Такая конструкция в значительной степени предотвращает нежелательный нажим на звукопоглощающие панели в зонах концов фиксирующих скоб. Кроме того, возле концов фиксирующей скобы 23 имеются сквозные отверстия для прикрепления скобы к раме 14 или к опорной панели 8.
На фиг.3 представлен увеличенный вид зоны III фиг.1, на котором видно соединение частей рам 11, 12, 13, 14 с сегментом 17 рам, а также с сегментами 24, 25 рам. Звукопоглощающие панели 4, 5, 6, 7 не показаны, так что видна опорная рама 8, находящаяся под звукопоглощающими панелями 4, 5, 6, 7. Фиксирующая скоба 23, а также фиксирующие скобы 27-29 соединены с сегментом 17, приклеенным к опорной панели 8, с помощью прижимного соединителя 26. В каждом случае на сегментах 17, 24, 25 рам установлен переходный профиль 30, который приклеен к опорной панели 8 и к соответствующему сегменту рам. Ссылочным номером указан только один переходный профиль 30, аналогичный остальным переходным профилям. В рассматриваемом варианте осуществления изобретения поперечное сечение переходного профиля 30 имеет в целом треугольную форму, так что поверхность одной полки переходного профиля 30 прижимается к соответствующему сегменту рам, а поверхность другой полки прижимается к опорной панели 8 или приклеивается к ней. При таком устройстве переходный профиль 30 или другие переходные профили состоят из эластичной самоклеющейся пластмассы. Переходные профили могут состоять, например, из двухкомпонентного герметизирующего состава, в частности на основе полисульфидного полимера, простого политиоэфира, фтористого винидилена, гексафторпропилена, полиуретана и др. В качестве альтернативного варианта переходные профили могут быть также выполнены, например, с использованием одной из вышеуказанных пластмасс в форме состава, пригодного для нанесения с помощью ножевого устройства или распылением.
В четырех угловых зонах 31-34 переходные профили не разрезаны под углом, так что небольшие квадратные зоны опорной панели 8 не закрыты переходными профилями или переходным профилем 30, так чтобы могла вытекать вода или выходить попавшие посторонние частицы. Наклеиваемая соединительная накладка 35 имеет такое поперечное сечение, которое обеспечивает соединение межрамного сегмента 17 и двух сегментов 24, 25 рам, которые примыкают к сегменту 17 под прямым углом, к опорной панели 8 в дополнение к клеевому соединению.
На фиг.4 представлен увеличенный вид зоны IV фиг.2 в разобранном виде. Звукопоглощающая панель 7 охватывается сегментами 18 и 36 рамы. Сегменты 18 и 36 приклеиваются к опорной панели 8 с использованием слоев 37, 38 клеящего материала. Над звукопоглощающей панелью 7 можно видеть фиксирующую скобу 23. Кроме того, сегменты 18 и 36 соединены с помощью наклеиваемой соединительной накладки 39, которая обеспечивает увеличение механической прочности. При этом соединительная накладка 39 наклеивается с помощью слоя 40 клеящего материала. Для увеличения прочности механического соединения между опорной панелью 8, сегментами 18, 36, соединительной накладкой 39 и фиксирующей скобой 23 и для обеспечения дополнительного пути нагружения в случае нарушения клеевого соединения возле концов вышеперечисленных элементов имеются два отверстия, сквозь которые пропускаются два прижимных соединителя 41, 42, используемых в качестве соединительных устройств. Прижимные соединители 41, 42 предпочтительно устанавливаются без использования инструментов. Для того чтобы не загромождать чертеж, отверстия в вышеуказанных компонентах не имеют ссылочных обозначений.
По меньшей мере под звукопоглощающей панелью 7 опорная панель 8 содержит сетку 43 отверстий, которые по существу используются для передачи звуковых волн, падающих на переднюю поверхность 44 предлагаемого в изобретении звукопоглощающего компонента 1, к звукопоглощающим панелям 7. Кроме того, в зоне внутренних краев 45, 46 сегментов 18, 36 рам установлены самоклеящиеся переходные профили 47, 48, поперечное сечение которых имеет, например, треугольную форму. В качестве альтернативных вариантов поперечное сечение переходных профилей 47, 48 может иметь квадратную, прямоугольную, вогнутую или круглую (четверть окружности) форму. Самоклеящиеся переходные профили 47, 48 прочно присоединяются к внутренним краям 45, 46 и к опорной панели 8 или надежно к ней приклеиваются. Переходные профили 47, 48 используются, в частности, для уменьшения накопления усталости материала, которое происходит в зоне ступенчатого изменения жесткости между внутренней зоной 49 рамы 14 или звукопоглощающей панели 7 и сегментами 18, 36 рамы 14. Поскольку материал внутренней зоны 49 опорной панели 8 имеет малую толщину, то здесь могут возникать механические колебания, вызываемые падающими звуковыми волнами, в то время как в зоне сегментов 18, 36 возможность возникновения заметных колебаний невелика, поскольку рама 14 и опорная панель 8, соединенная с рамой 14, имеют высокую механическую прочность, так что в зоне ступенчатого изменения жесткости могли бы происходить усталостные разрушения, если бы не использовались переходные профили 47, 48.
Кроме того, используются два зажимных фиксатора 50, 51, которые предпочтительно выполнены из электропроводного материала, причем в фиксаторах также имеются отверстия, и эти фиксаторы служат для обеспечения электрических соединений между сегментами 18, 36 рамы и опорной панелью 8. Зажимные фиксаторы 50, 51 соединены с прижимными соединителями 41, 42, сегментами 18, 36, опорной панелью 18, соединительной накладкой 39 и фиксирующей скобой 23.
Кроме того, на сегментах рам установлены уплотнительные устройства 52, 53, например, в форме плоских эластичных уплотнителей или аналогичных элементов. Уплотнительные устройства 52, 53 обеспечивают в значительной степени дымонепроницаемость, газонепроницаемость и герметичность соединения звукопоглощающего компонента 1 с другими конструктивными элементами (подробно не показаны).
На фиг.5 показана угловая зона предлагаемого в изобретении звукопоглощающего компонента 1 (см. фиг.4) в полностью собранном состоянии.
Звукопоглощающая панель 7 охватывается сегментами 18 и 36 рамы. В угловой зоне 54 сегменты 18 и 36, которые показаны в варианте осуществления изобретения и которые сформированы из полых прямоугольных профилей, соединены таким образом, чтобы угол между ними был равен примерно 90°. При таком устройстве сегменты 18, 36 наклеиваются на опорную панель 8, и, кроме того, в угловой зоне 54 они соединяются с помощью приклеиваемой соединительной накладки 39, которая имеет форму уголка. В угловой зоне 54 соединительная накладка 39, сегменты 18, 36 рамы и опорная панель 8 соединяются с помощью зажимных фиксаторов 50, 51 для установления электрического соединения между сегментами 18, 36 и опорной панелью 8. При таком устройстве опорная панель 8, сегменты 18, 36 рамы, соединительная накладка 39, а также зажимные фиксаторы 50, 51 соединяются также и механически с помощью прижимных соединителей 41, 42. Кроме того, на сегменты 18, 36 рамы накладываются уплотнительные устройства 52, 53.
Благодаря тому что сегменты 18, 36 рамы 14, поперечное сечение которых имеет прямоугольную форму, соединены таким образом, чтобы угол между ними в угловой зоне 54 был равен 90°, посторонние частицы, например, попавшие туда песчинки или капельки воды, могут выходить через отверстие 55 в сегменте 18. Таким образом, все рамы, которые используются для обрамления или механического закрепления звукопоглощающих панелей звукопоглощающего компонента 1, обеспечивают возможность удаления попавших в них частиц и влаги, и поэтому эти рамы защищены от коррозионных процессов, которые происходят, когда влага находится внутри без возможности выхода наружу.
Опорная панель, сегменты рам и соединительные накладки могут быть выполнены из металлов или из пластмасс. В зависимости от используемого материала соединение сегментов рам с опорной панелью или соединение сегментов рам с соединительными накладками может осуществляться с помощью приклеивания, пайки или сварки, в частности с помощью точечной сварки, ультразвуковой сварки, лазерной сварки и других аналогичных способов.
Например, сегменты рам, опорная панель и соединительные накладки могут быть изготовлены из таких металлов, как алюминий, алюминиевые сплавы, сталь, легированная сталь, нержавеющая сталь, титан или титановые сплавы. В качестве альтернативного варианта сегменты рам, опорная панель и соединительные накладки могут быть изготовлены из предварительно импрегнированного препрега, в частности из эпоксидных смол, усиленных углеродными волокнами. Кроме того, в качестве неметаллических материалов могут рассматриваться полиэфирные смолы, фенольные смолы и БМИ-смолы, в каждом случае усиленные волокнами, такими как стекловолокно, углеродные волокна, арамидные волокна и т.п.
Если сегменты рам, опорная рама и соединительные накладки по меньшей мере частично выполнены из металла и в этом случае, например, соединены с использованием сварки или пайки, то отпадает необходимость в зажимных фиксаторах, обеспечивающих электропроводное соединение.
Звукопоглощающие панели могут содержать необходимые звукопоглощающие материалы, например минеральную вату, пенопласт, стекловолокно, трикотажные материалы и т.п.
1. Звукопоглощающий компонент (1) для транспортных средств, в частности для летательных аппаратов, содержащий по меньшей мере одну звукопоглощающую панель (2-7), установленную на опорной панели (8), содержащей выемки, в частности сетку (43) отверстий, для передачи звука, отличающийся тем, что звукопоглощающая панель или панели (2-7) охватываются рамами (9-14), причем по меньшей мере на одной раме (9-14) установлен по меньшей мере в некоторых ее частях переходный профиль (30, 47, 48), в частности для предотвращения разрушений, вызываемых усталостью материала, возникающей в результате ступенчатого изменения жесткости между по меньшей мере одной рамой (9-14) и опорной панелью (8).
2. Звукопоглощающий компонент (1) по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один переходный профиль (30, 47, 48) содержит самоклеющуюся пластмассу.
3. Звукопоглощающий компонент (1) по п.1 или 2, отличающийся тем, что каждая рама (9-14) сформирована четырьмя сегментами (15-19, 24, 25, 36), которые присоединены к опорной панели (8), так что они прилегают друг к другу под прямыми углами для формирования прямоугольной рамы (9-14).
4. Звукопоглощающий компонент (1) по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один переходный профиль (30, 47, 48) соединен по меньшей мере в некоторых частях по меньшей мере с одним сегментом (15-19, 24, 25, 36) и опорной панелью (8).
5. Звукопоглощающий компонент (1) по п.1, отличающийся тем, что сегменты (15-19, 24, 25, 36) представляют собой полые профили, в частности прямоугольные полые профили, так чтобы из них могли выходить попавшие посторонние частицы и вода.
6. Звукопоглощающий компонент (1) по п.1, отличающийся тем, что в угловых зонах (21, 31-34, 54) рам (9-14) на сегменты (15-19, 24, 25, 36) рам наложены соединительные накладки (20, 35, 39) для обеспечения механической жесткости.
7. Звукопоглощающий компонент (1) по п.1, отличающийся тем, что от диагонально противолежащих угловых зон (21, 31-34, 54) по меньшей мере одной рамы (9-14) отходят фиксирующие скобы (22, 23, 27-29) для прижатия по меньшей мере одной звукопоглощающей панели (2-7) к опорной панели (8).
8. Звукопоглощающий компонент (1) по п.1, отличающийся тем, что фиксирующие скобы (22, 23, 27-29) в угловых зонах (21, 31-34, 54) рам (9-14) соединены с помощью соединительных устройств, в частности с помощью прижимных соединителей (41, 42), к опорной панели (8).
9. Звукопоглощающий компонент (1) по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один сегмент (15-19, 24, 25, 36) рам по меньшей мере в некоторых частях содержит по меньшей мере одно уплотнительное устройство (52, 53), в частности плоский уплотнитель.
10. Звукопоглощающий компонент (1) по п.1, отличающийся тем, что в зоне по меньшей мере одного сегмента (15-19, 24, 25, 36) рам установлено по меньшей мере одно зажимное устройство (50, 51) для обеспечения электропроводного соединения с опорной панелью (8).
11. Звукопоглощающий компонент (1) по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере одна звукопоглощающая панель (2-7) содержит звукопоглощающий материал, в частности пенопласт, стекловолокно, минеральную вату.
12. Звукопоглощающий компонент (1) по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере опорная панель (8) или сегменты (15-19, 24, 25, 36) рам содержат по меньшей мере металл или пластмассу.
