BRPI0621653A2 - elemento tipo sanduìche para revestimento interno de absorção de som de meio de transporte, especialmente para revestimento interno de absorção de som de células de fuselagem de avião - Google Patents
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Abstract
ELEMENTO TIPO SANDUìCHE PARA REVESTIMENTO INTERNO DE ABSORçãO DE SOM DE MEIO DE TRANSPORTE, ESPECIALMENTE PARA REVESTIMENTO INTERNO DE ABSORçãO DE SOM DE CéLULAS DE FUSELAGEM DE AVIãO. A invenção diz respeito a um elemento tipo sanduíche (1) para um revestimento interno de absorção de som de meio de transporte, especialmente para um revestimento interno de absorção de som de células de fuselagem de avião, compreendendo uma estrutura de núcleo de forma alveolar (2) e camadas de cobertura (3, 4) aplicadas a ambos os lados da estrutura de núcleo (2). De acordo com a invenção, pelo menos uma camada de cobertura (3, 4) é construída como permeável ao ar pelo menos em seções e uma cobertura (6) édisposta pelo menos em seções sobre pelo menos uma camada de cobertura (3, 4), em que uma camada de absorção de som (5) é disposta pelo menos em seções na área de pelo menos uma camada de cobertura (3, 4). Uma pluralidade de passagens (8) nas camadas de cobertura (3, 4) permite transmissão eficiente do som colidindo sobre o elemento tipo sanduíche (1) pelo lado de fora até a camada de absorção de som (5) do elemento tipo sanduíche (1), de maneira que este elemento tem excelentes propriedades de absorção de som. Como resultado da presença da cobertura (6), penetração indesejável de corpos estranhos e/ou umidade especialmente na área da estrutura de núcleo (2) do elemento tipo sanduíche (1) é amplamente evitada. Além das excelentes propriedades de absorção de som, o elemento tipo sanduíche (1) tem adicionalmente boas propriedades mecânicas e uma alta capacidade de isolamento térmico.
Description
"ELEMENTO TIPO SANDUÍCHE PARA REVESTIMENTO INTERNO DE ABSORÇÃO DE SOM DE MEIO DE TRANSPORTE, ESPECIALMENTE PARA REVESTIMENTO INTERNO DE ABSORÇÃO DE SOM DE CÉLULAS DE FUSELAGEM DE AVIÃO"
CAMPO DA INVENÇÃO
A invenção diz respeito a um elemento tipo sanduíche para um revestimento interno de absorção de som de meio de transporte, especialmente para um revestimento interno de absorção de som de avião, compreendendo uma estrutura de núcleo de forma especialmen- te alveolar e camadas de cobertura aplicadas a ambos os lados da estrutura de núcleo.
ANTECEDENTES TECNOLÓGICOS
Elementos tipo sanduíche são amplamente usados em construção de avião. De vantagem particular aqui são as propriedades mecânicas favoráveis que podem ser alcan- çadas com elementos tipo sanduíche combinadas com um baixo peso. Estruturas de núcleo conhecidas em muitos casos têm uma estrutura de núcleo de forma alveolar com camadas de cobertura aplicadas a ambos os lados. A estrutura de núcleo de forma alveolar é caracte- rizada por unidades repetidas que são fechadas em si mesmas, tendo uma superfície de base substancialmente hexagonal. Como resultado das camadas de cobertura sendo unidas à estrutura de núcleo de forma alveolar estas unidades repetidas formam células que são fechadas em si mesmas.
As exigências mais altas de modo crescente para proteção sonora em construção de avião moderno tornam necessário usar painéis tipo sanduíche, especialmente durante encaixe em avião com revestimentos internos, tendo boas propriedades de amortecimento de som além das propriedades mecânicas vantajosas.
Painéis convencionais tipo sanduíche que são construídos usando estruturas de núcleo de forma alveolar, de uma maneira geral não têm, por exemplo, propriedades ade- quadas de absorção de som para satisfazer as exigências atuais para proteção sonora, es- pecialmente durante a formação de revestimentos internos de células de fuselagem.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Um objetivo da invenção é fornecer um elemento tipo sanduíche, especialmente pa- ra formar revestimentos internos de absorção de som para células de fuselagem de avião, que também tenha boas propriedades de absorção de som como um desenvolvimento adi- cional dos elementos tipo sanduíche usuais. Além do mais, o elemento tipo sanduíche deve ter uma capacidade de carga mecânica suficiente e ter ao mesmo tempo um baixo peso. Além do mais, o elemento tipo sanduíche de acordo com a invenção também deve ter pro- priedades de isolamento térmico suficientes.
O objetivo é alcançado por meio de um dispositivo tendo os recursos da reivindica- ção 1. Uma vez que pelo menos uma camada de cobertura é construída como permeável ao ar pelo menos em seções e uma cobertura é disposta pelo menos em seções sobre pelo menos uma camada de cobertura, em que uma camada de absorção de som é disposta pelo menos em seções na área de pelo menos uma camada de cobertura, o elemento tipo sanduíche de acordo com a invenção pode ter excelentes propriedades de absorção de som ao mesmo tempo que uma alta capacidade de carga mecânica e um baixo peso. Som coli- dindo sobre o elemento tipo sanduíche pelo lado de fora pode atravessar a cobertura e pelo menos uma camada de cobertura construída como permeável ao ar, pode atravessar quase inalterado a estrutura de núcleo do elemento tipo sanduíche e pode então ser amplamente absorvido na camada de absorção de som. A cobertura aplicada pelo menos em seções a pelo menos uma camada de cobertura pode impedir amplamente qualquer penetração inde- sejável de corpos estranhos e/ou líquidos na estrutura de núcleo. A camada de absorção de som pode concretizar ao mesmo tempo boas propriedades de isolamento térmico do ele- mento tipo sanduíche.
De acordo com uma modalidade exemplar adicional, a cobertura compreende uma pluralidade de aberturas, em que cada uma das aberturas tem uma área seccional transver- sal que impede amplamente a penetração de corpos estranhos e/ou líquidos e permite a transmissão de som.
As aberturas na cobertura podem assegurar uma transmissão amplamente desim- pedida de som incidente sobre o elemento tipo sanduíche pelo lado de fora.
De acordo com uma modalidade exemplar adicional, a camada de cobertura ou as camadas de cobertura têm uma pluralidade de passagens em que estas passagens têm áreas seccionais transversais que permitem a transmissão de som.
Esta modalidade inicialmente pode tornar possível aplicar as camadas de cobertura à estrutura de núcleo amplamente de acordo com o procedimento conhecido para revestir estruturas de núcleo, porque uma quantidade suficiente de tecido pode permanecer entre as passagens, o que na sua totalidade constitui uma área adequada para união à estrutura de núcleo localizada abaixo dela. Além do mais, as passagens nas camadas de cobertura po- dem permitir transmissão quase inalterada de som através das camadas de cobertura e das estruturas de núcleo até a camada de absorção de som.
Uma modalidade exemplar adicional permite que as passagens na camada de co- bertura ou preferivelmente em cada uma das camadas de cobertura tenham áreas seccio- nais transversais maiores do que as aberturas na cobertura. Isto pode assegurar penetração quase desimpedida de som através das camadas de cobertura enquanto que a penetração de corpos estranhos e/ou líquidos através da cobertura pode ser amplamente evitada.
Modalidades exemplares adicionais do arranjo estão apresentadas nas reivindica- ções adicionais. DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS
Nos desenhos:
A figura 1 é uma vista isométrica de um elemento tipo sanduíche de acordo com uma modalidade exemplar da invenção; e
Afigura 2 é um diagrama isométrico explodido do elemento tipo sanduíche de acor- do com uma modalidade exemplar da invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DE UMA MODALIDADE EXEMPLAR
Nas figuras recursos iguais ou similares são indicados com os mesmos sinais de re- ferência ou similares.
Afigura 1 mostra uma vista isométrica do elemento tipo sanduíche de acordo com uma modalidade exemplar da invenção.
O elemento tipo sanduíche 1 compreende, entre outras coisas, uma estrutura de núcleo 2 sobre a qual as camadas de cobertura 3, 4 são aplicadas a ambos os lados. Uma camada de absorção de som 5 também é disposta sobre a camada de cobertura 4. Uma cobertura 6 é aplicada à camada de cobertura superior 3, preferivelmente sobre a área total, cuja cobertura permite a transmissão de som, mas impede amplamente a penetração de corpos estranhos e/ou líquidos na estrutura de núcleo 2.
A figura 2 mostra um diagrama isométrico explodido do elemento tipo sanduíche de acordo com uma modalidade exemplar da invenção.
A estrutura de núcleo 2 é formada em um modo conhecido por uma pluralidade de células adjacentes de forma alveolar. Depois da aplicação das camadas de cobertura 3, 4, cada uma das células de forma alveolar constitui uma unidade de repetição de pequeno vo- lume que é fechada em si mesma. A camada de absorção de som 5 para absorção do som incidente é aplicada à camada de cobertura 4. Como um efeito auxiliar, a camada de absor- ção de som 5 também melhora as propriedades de isolamento térmico do elemento tipo sanduíche 1 de acordo com a invenção.
A cobertura 6 é preferivelmente disposta sobre a área total da camada de cobertura 3. A cobertura 6 reduz a penetração de corpos estranhos e/ou líquidos na estrutura de nú- cleo 2 e na camada de absorção de som 5. A cobertura 6 compreende uma pluralidade de aberturas que não estão mostradas detalhadamente no desenho para efeito de melhor cla- reza. As aberturas têm preferivelmente uma pequena área seccional transversal tal que ar e, portanto, também som podem atravessá-las, mas líquidos e/ou corpos estranhos são am- plamente retidos longe da área interna da estrutura de núcleo 2. As ondas sonoras 7 inci- dentes sobre o elemento tipo sanduíche 1 pelo lado de fora passam assim amplamente inal- teradas através da cobertura 6.
As camadas de cobertura 3, 4 também têm uma pluralidade de passagens 8 das quais somente quatro, representativas das outras, foram providas com um número de refe- rência para efeito de clareza do desenho no diagrama na figura 2. As passagens 8 são dis- tribuídas espaçadas substancialmente de forma uniforme uma ao lado da outra sobre as superfícies das camadas de cobertura 3, 4, especialmente arranjadas em forma de matriz. Comparadas com as aberturas na cobertura 6, as passagens 8 têm áreas seccionais trans- versais consideravelmente maiores para permitir a passagem livre das ondas sonoras 7 até onde possível. Além do mais, ao contrário das aberturas na cobertura 6, as passagens 8 não necessitam impedir a passagem indesejada de corpos estranhos e/ou líquidos para dentro da estrutura de núcleo 2.
Depois de atravessar a cobertura 6, as ondas sonoras 7 colidem sobre a camada de cobertura 3, atravessam a estrutura de núcleo 2, penetram na camada de cobertura 4 e finalmente colidem quase inalteradas sobre a camada de absorção de som 5, na qual as ondas sonoras 7 são amplamente absorvidas pela conversão em calor. Na modalidade e- xemplar mostrada, a camada de absorção de som 5 é aplicada sobre a área total e direta- mente à camada de cobertura 4. Alternativamente, a camada de absorção de som 5 pode ser arranjada a uma distância da camada de cobertura 4. Neste caso existirá um espaço intermediário de ar entre a camada de absorção de som 5 e a camada de cobertura 4.
Como resultado da transmissão de som amplamente livre de perda através da co- bertura 6, das camadas de cobertura 3, 4 e da estrutura de núcleo 1, em conjunto com a camada de absorção de som 5, o elemento tipo sanduíche 1 de acordo com a invenção tem um bom efeito de amortecimento de som. Um aperfeiçoamento adicional no efeito de amor- tecimento de som pode ser alcançado, por exemplo, pela estrutura de núcleo 2 sendo forne- cida adicionalmente, pelo menos em seções, com um revestimento de absorção de som, por exemplo, com uma flocagem de plásticos espumados.
A camada de absorção de som 5 pode, por exemplo, ser formada usando lã de vi- dro ou mineral. Alternativamente, a camada de absorção de som 5 também pode ser forma- da usando um fio de tecer de fibras de metal fino, fibras de carbono, fibras plásticas e tam- bém usando plásticos espumados de poros abertos. Alternativamente a camada de absor- ção de som 5 também pode ser formada usando fibras naturais.
A estrutura de núcleo 2 com células de forma alveolar pode ser formada usando um material plástico reforçado com fibras, por exemplo, usando papel Nomex® impregnado com resina epóxi ou coisa parecida. Alternativamente, a estrutura de núcleo 2 também pode ser formada usando um material metálico, por exemplo, usando alumínio, uma liga de alumínio, aço ou titânio.
Nas suas regiões de extremidade, que estão nas respectivas regiões de união a uma das camadas de cobertura 3, 4, cada uma das células de forma alveolar da estrutura de núcleo 2 pode ter uma ou mais fendas pequenas tendo uma área seccional transversal relativamente pequena quando comparada à superfície de parede da célula. Qualquer água condensada que possa estar presente nas células de forma alveolar da estrutura de núcleo 2 pode fluir para fora através destas fendas de uma maneira controlada. As fendas são as- sim usadas no mais amplo sentido para drenagem da estrutura de núcleo 2. Danos induzi- dos por umidade à estrutura de núcleo 2 por processos de corrosão ou decomposição são com isto amplamente evitados. Alternativamente, as paredes de célula das células de forma alveolar da estrutura de núcleo 2 compreendem aberturas, passagens especialmente cilín- dricas arranjadas na forma de perfurações, pelo menos em seções.
As camadas de cobertura 3, 4 podem, por exemplo, ser formadas usando um mate- rial composto feito de um material plástico reforçado com fibras, por exemplo, usando pré- impregnados reforçados com fibras de carbono ou fibras de vidro com resina epóxi ou resina de poliéster. As passagens 8 arranjadas em forma de matriz, por exemplo, podem então ser incorporadas nos pré-impregnados para formar as camadas de cobertura 3, 4 onde, como resultado da pluralidade de passagens 8 a ser incorporada, pode ocorrer um enfraquecimen- to do reforço de fibras total da camada de cobertura 3, 4, uma vez que o reforço de fibras é usualmente separado na área das passagens 8. Na sua totalidade as passagens 8 formam preferivelmente uma perfuração contínua de superfície de cobertura na respectiva camada de cobertura 3, 4.
As passagens 8 podem ser incorporadas, por exemplo, por meio de métodos me- cânicos conhecidos de furação ou estampagem nas camadas de cobertura 3, 4. Quando as passagens 8 são produzidas por meio de métodos de furação ou estampagem, as passa- gens 8 preferivelmente têm uma área seccional transversal circular. Uma geometria seccio- nal transversal diferente da circular também é possível se ferramentas correspondentes fo- rem usadas.
Além do mais, as camadas de cobertura 3, 4 também podem ser formadas usando um tecido entrelaçado de superfície ou usando uma estrutura semelhante a tecido impreg- nada com resina.
Fios podem ser usados, por exemplo, para formar o tecido entrelaçado de superfí- cie. Os fios são preferivelmente espaçados uniformemente lado a lado e arranjados aproxi- madamente paralelos uns aos outros para formar uma primeira camada. Pelo menos duas camadas arranjadas uma em cima da outra formam então um tecido entrelaçado de superfí- cie que então tem uma estrutura grosseira semelhante a tecido. As camadas são preferivel- mente arranjadas uma em cima da outra, torcidas uma em relação à outra em um ângulo maior que 0o. Além disso, é possível entrelaçar os fios alternadamente uns com os outros pelo menos em seções. Os fios podem ser formados, por exemplo, usando fibras de vidro, carbono, plástico ou naturais que são impregnadas com resina antes ou depois da formação das camadas para finalmente criar as camadas de cobertura 3, 4.
Alternativamente, também é possível usar um tecido entrelaçado de superfície ten- do uma estrutura semelhante a rede para formar as camadas de cobertura 3, 4, onde os fios são então amarrados conjuntamente ou unidos uns aos outros em uma maneira diferente nos pontos de interseção da rede.
Em princípio, as camadas de cobertura 3, 4 formadas por um tecido entrelaçado de superfície têm uma estrutura grosseira semelhante a tecido ou semelhante a rede. As ma- lhas do tecido entrelaçado de superfície formam neste caso as passagens 8 das camadas de cobertura 3, 4, onde cada uma das malhas tem preferível mente uma área seccional transversal menor do que a área seccional transversal da respectiva célula da estrutura de núcleo de forma alveolar 2 a fim de alcançar uma união mecânica adequada das camadas de cobertura 3, 4 com a estrutura de núcleo 2. As geometrias seccionais transversais das malhas dependem da estrutura do tecido entrelaçado de superfície usado, mas de uma ma- neira geral diferem da forma circular.
A formação das camadas de cobertura 3, 4 usando um tecido entrelaçado de super- fície tem especialmente a vantagem em que nenhum processamento mecânico do material de partida usado para fabricar as camadas de cobertura 3, 4 é exigido para formar as pas- sagens 8, por exemplo, por meio de furação ou estampagem de "pré-impregnados". Isto é porque processamento mecânico de uma maneira geral resulta em uma destruição não defi- nida pelo menos local do reforço com fibras na área das passagens 8 e com isto uma deteri- oração nas propriedades mecânicas do elemento tipo sanduíche 1 formado destas fibras. O mesmo se aplica ao processamento não mecânico do material de partida para as camadas de cobertura 3, 4, por exemplo, para a incorporação das passagens 8 em pré-impregnados por meio de processos a laser, processos químicos ou coisa parecida.
As camadas de cobertura 3, 4, além disso, podem ser formadas usando folhas de metal, películas de metal ou coisa parecida. Neste caso, particularmente alumínio, uma liga de alumínio, aço ou titânio podem ser considerados como material metálico para as cama- das de cobertura 3, 4. A vantagem de usar um material metálico para formar as camadas de cobertura 3, 4 é justamente que as passagens 8 podem ser formadas simplesmente por pro- cessamento mecânico, por exemplo, por meio de estampagem, furação ou coisa parecida, o que não resulta em qualquer enfraquecimento mecânico significativo do material, tal como é o caso quando furação ou estampagem é incorporada em pré-impregnados reforçados com fibras de material composto.
As camadas de cobertura 3, 4 podem ser formadas alternativamente usando mate- riais plásticos não reforçados com fibras, por exemplo, usando películas plásticas, painéis plásticos ou painéis de plástico espumado.
Além do mais, tanto as camadas de cobertura 3, 4 como também a estrutura de nú- cleo 2 podem ser formadas usando qualquer combinação de materiais compostos, materiais plásticos reforçados com fibras, materiais plásticos espumados, materiais plásticos e/ou ma- teriais metálicos de acordo com o tipo descrito"anteriormente.
A cobertura 6 pode ser formada usando uma estrutura de superfície ou usando um tecido entrelaçado de superfície que por um lado permite transmissão de som, mas por ou- tro lado retém amplamente corpos estranhos e/ou líquidos. Membranas semipermeáveis conhecidas tais como, por exemplo, GoreTex®, Sympatex®, ou coisa parecida podem ser usadas para formar a cobertura tendo uma estrutura de superfície. Tecido ou materiais tendo as propriedades supracitadas também podem ser usados como tecido entrelaçado de super- fície para formar a cobertura 6.
A união mecânica das camadas de cobertura 3, 4 à estrutura de núcleo 2, à cober- tura 6 e à camada de absorção de som 5 é efetuada por meio de métodos de união conhe- cidos tais como métodos de aderência a quente ou a frio ou métodos de soldagem gerais, por exemplo, dependendo do tipo e condição dos materiais a ser unidos. A união também pode acontecer por meio de rebitagem, tiras adesivas ou coisa parecida.
Por motivos de peso, a espessura de material das camadas de cobertura 3, 4 e da estrutura de núcleo 2 de uma maneira geral tem valor relativamente baixo. A espessura de material das camadas de cobertura 3, 4 é usualmente menor que 10 mm e a altura da estru- tura de núcleo 2 é menor que 50 mm. A camada de absorção de som 5 tem preferivelmente uma espessura de material de menos que 100 mm. Aespessura de material da cobertura 6 é preferivelmente menor que 10 mm.
Deve ser notado que o termo "compreendendo" não exclui outros elementos ou e- tapas e "um" ou "uma" não exclui uma pluralidade. Também, elementos descritos em associ- ação com diferentes modalidades podem ser combinados. Também deve ser notado que sinais de referência nas reivindicações não devem ser interpretados como limitando o esco- po das reivindicações.
LISTA DE REFERÊNCIAS
1 Elemento tipo sanduíche
2 Estrutura de núcleo
3 Camada de cobertura
4 Camada de cobertura
5 Camada de absorção de som
6 Cobertura
7 Ondas sonoras
8 Passagem
Claims (4)
1. Elemento tipo sanduíche (1) para um revestimento interno de absorção de som de células de fuselagem de avião, o elemento tipo sanduíche CARACTERIZADO pelo fato de que compreende uma estrutura de núcleo de forma alveolar (2) e camadas de cobertura (3, 4) aplicadas a ambos os lados da estrutura de núcleo (2), em que cada uma das cama- das de cobertura (3, 4) tem uma pluralidade de passagens (8) para transmissão de som e em que uma cobertura (6) formada usando uma membrana semipermeável de um material plástico é disposta sobre a camada de cobertura (3) voltada para o som, em que a membra- na semipermeável feita do material plástico compreende uma pluralidade de aberturas com uma área seccional transversal de tal maneira que a penetração de corpos estranhos e/ou líquidos é amplamente impedida e transmissão de som é permitida, e uma camada de ab- sorção de som (5) é formada sobre a camada de cobertura (4) voltada para longe do som.
2. Elemento tipo sanduíche, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as aberturas e as passagens (8) são arranjadas de maneira que elas são distribuídas espaçadas uniformemente uma ao lado da outra na cobertura (6) e nas cama- das de cobertura (3, 4), especialmente em forma de matriz.
3. Elemento tipo sanduíche, de acordo com a reivindicação 1 ou reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a estrutura de núcleo (2) é formada usando um material plástico, usando especialmente um papel impregnado com resina e/ou usando um material metálico usando especialmente alumínio, uma liga de alumínio, aço ou titânio.
4. Elemento tipo sanduíche, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que as camadas de cobertura (3, 4) são formadas com um material plástico reforçado com fibras e/ou usando um material metálico, usando especial- mente alumínio, uma liga de alumínio, aço ou titânio.
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