CN1620384A - 货物拦障 - Google Patents
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Abstract
安装在飞机(2)内或用于安装在飞机(2)内的货物拦障(9)，包括一个刚性材料的周边框架结构(10)和一张货物限制网(11)，所述框架结构(10)在飞机(2)内固定于飞机内部结构上的固定点，所述网(11)固定于所述框架结构(10)上的固定点(12)。所述框架结构(10)和网(11)在使用中形成横过飞机(2)内部空间的拦障以限制飞机(2)内货物的纵向移动。
Description
技术领域
本发明涉及安装在飞机内的或用于在飞机内安装的货物拦障。
背景技术
货机或客货两用机主舱板上限制货物的一般结构的货物拦障包括固定于飞机内部结构上固定点的网。然而，这种结构往往可能受到机身制造厂家规定的和飞机结构上固定点施加的限制径向装载极限的影响。所述网的最大容许纵向扩胀小时，问题就更大了，因为扩胀小的网装载货物多会导致在固定点上的径向负载大。另外，机体制造厂家提供的固定位置对对称及有效的网结构来说不一定是最佳位置。
对使用网拦障的一般替代办法是使用刚性拦障或隔板。这种拦障可以限制货物移动而又没有明显的扩胀或者不引起固定点的径向负载高的问题。然而，刚性拦障与网相比既重又贵，且缺乏操作的灵活性。
发明内容
根据本发明，提供了一种安装在飞机内的或用于在飞机内安装的货物拦障，包括刚性材料的周边框架结构和货物限制网，所述框架结构固定于飞机内部结构上的固定点，所述网固定于所述框架结构上的固定点，在使用中所述框架结构和网形成横过飞机内部空间的拦障，以限制货物在飞机内纵向移动。
本申请说明的网与刚性框架结构结合的拦障与刚性笨重的拦障相比具有重量轻、成本低、操作灵活的优点。而且，使用这样一种拦障与使用现有的网拦障相比会导致飞机固定点上的径向负载减少，因为网扩张引起的径向负载首先落在框架结构上，可以缓解这种径向负载。使用周边框架结构还有对有效的网设计可以把网的固定点放在最有效位置的优点。
这种框架结构可以包括多个分开的节，这些节互相连接起来形成框架结构，从而便于在飞机内安装。优选地，这些节使用空心盒形结构，因而可以不增加重量就能抗弯曲。
所述内部空间可以是舱地板与机身上部内表面之间的飞机的上层舱。
所述框架结构的形状可以制造成在固定位置与机身和舱地板形成紧配合，使用中在此两者之间密封，并有与网结合的挡烟拦障。
所述框架结构的形状也可以制造成在固定点位置与机身形成紧配合并延伸到舱地板以下。
为了改善对由货物网扩张引起的径向负载的抵抗，所述框架结构的至少一部分从拦障的正面看可能是弓形的。
所述网可以包含诸如金属缆索或塑料纤维缆索(例如，芳族聚酰胺纤维缆索)之类的强度极佳的低延伸材料。这样一种拦障可以使网的不希望有的纵向扩张减少而又为飞机固定点提供保护，缓解由于使用那些低延伸材料必然引起的径向负载增加。
附图说明
下面以举例的方式参照附图说明本发明的实施例，这些附图是示意图没有按照比例绘制，附图中：
图1是飞机上层舱的横向断面图，安装了现有技术的网式拦障。
图2是包括图1的断面图在内的飞机上层部分的透视图；
图3是图1的网式拦障在负载下扩胀的顶视断面图；
图4是飞机上层的横向断面图，安装了根据本发明的货物拦障；
图5是包括图4的断面图在内的飞机上层部分的透视图；
图6是图4的货物拦障在负载下扩胀的顶视断面图。
具体实施方式
图1和图2显示的是飞机2上层舱板限制货物移动的已知的网式拦障1，所述拦障包括一个网3，此网直接固定于飞机2的机身5和上层舱的地板6上的固定点4上。
使用已知的这种网拦障如果货物发生纵向移动，网式拦障1上就有负载，而且网式拦障1从其正常位置7扩胀到纵向扩胀后的位置8，两者之间的距离为X(如图3所示)。这种扩胀产生一个力，其径向分力落于网的各个固定点上。
如图4和图5所示，货物拦障9包括刚性材料制造的周边框架结构10和货物限制网11。所述网11固定于所述框架结构10上的固定点12，而所述框架结构10则固定于飞机2的机身5和上层舱的地板6上的各个固定点(未示出)。在图中，一根外曲线既表示飞机2的机身5，也表示所述框架结构10的外边缘，显示所述框架与机身之间的紧配合。
在图4和图5所示的实施例中，周边框架结构10包括弧形部件13和地板水平件14，所述弧形件13与机身5围绕上层舱板的货区的内轮廓线一致，而所述地板水平件则沿地板6延伸并与所述弧形件13的两端连接。所述框架10可以固定于飞机2上要求的纵向位置上，既可以用为一般的网式拦障提供的固定点(从现有的拦障变为低延伸型)或有意制成的连接器(优选地用于新设备)的固定点。所述框架10也可以通过拉带(可以用纺织/柔性或刚性材料制造)连接于飞机2以便这种货物拦障能从飞机制造厂家提供的固定点作纵向位移。
如果要求，在沿着网结合有隔烟拦障时，所述周边框架结构10可以密封对着机身的内表面和飞机的舱地板，以便提供隔烟密封。
所述周边框架结构10应该具有很高的抗弯曲性能，以防止由于负载和限止面之间的差产生的力矩施加于到飞机骨架高的径向负载。按照优选方案这是用空心盒形结构的周边框架结构部件13、14实现的，虽然这种部件是弯曲的，但还是可能用组装的方法制造而不用挤压型材制造。
为了便于在飞机内安装所述周边框架结构，优选地，部件13、14制成多节15。如果所述周边框架结构的设计如图4和图5所示，当有接近这种节后面的飞机内衬、系统或结构的要求时，沿机身的部件可能需要至少五个节，地板上需要三个节，以使各个节的大小易于操作以及拆卸。
供网11用的固定点12位于绕着周边框架结构10的内周缘。把供网11用的固定点12与飞机结构分隔开可以使这些点的位置可以调整选择。这对于根据不同的货物用较少的工程处理来确定不同的但可能更有效的网布局是有用的。例如，有可能增加网的固定点的数量并与减小间距增加数量，减轻负载，增加网的数量相结合，从而把负载更加平均地分散到框架上。
现在参看图6，使货物拦障9负载引起网11从其正常位置16扩张一段距离Y移动到纵向扩胀后的位置17。
如果想要网11的纵向扩张距离小，可以用各种方法实现。一种方法是使用更大量的惯用的正常延伸材料，从而网在低应力级下工作，靠近应力应变曲线的下端。然而，这会使网更重更笨。所以，优选地，为了与惯用网相比大量减少网在负载情况下的纵向扩张，所述网加入低延伸材料，特别是金属缆索或塑料纤维缆索(例如，芳族聚酰胺纤维缆索)。
网11可以如图4和图5所示，制成垂直件与水平件相交的矩阵，或者由多个径向件与周边件相交的“蜘蛛”网。从外表看可能很一般，但可以有各种变化，包括惯用材料与低延伸材料的各种结合。为了方便通过所述网，可以在各边和穿过至少地板的一部分配备多个能迅速脱开的连接接点从而网可以从框架上部分地解开。
为了对预计的径向负载加上反作用或予以缓解，所需框架的尺寸可以按下面的说明计算。计算是根据波音(注册商标)B737-700C飞机和货物拦障如图4和图5所示具有空心盒形结构以及空中客车(注册商标)A300飞机和货物拦障如图4和图5所绘具有空心盒形结构进行的。
B737-700C
B737-700C飞机内的现有货物拦障，周长400.489英寸，设计可承受正向负载405000磅力，负载分配为1011.26磅力/英寸长。虽然飞机在机身上总共有24个固定点，平均间隔为16.69英寸，但实际间隔却可能达到24英寸，所以要求框架结构必须根据这一最糟糕的情况计算；每英寸1011.26磅力，那么在24英寸的长度上总共要承受24270磅力的负载.情况最糟糕的是该负载通过介于固定点之间中部的单一网固定点(集中负载Point Load)施加于一个部件上，而最佳情况则是通过多个网固定点均匀分配的负载(UDL)—实际上情况是介于这两者之间的某一情况。
要求的部件模数根据I/y＝M/σ，其中，I为惯性矩，y为从中性轴线到一个端点的距离，M为最大弯曲力矩(WL/8为集中负载，WL/12为均匀分配负载，WL为弯曲力矩)，σ为所选材料的抗拉强度(对本例而言，假定6005铝合金的值为265牛顿/平方毫米(38435磅力/平方英寸))。
根据上面的详细论述，如果假设所述网的外形弯曲为圆形(据理解实际上网的外形在负载情况下不大可能是圆的—可是实际上使用的外形导致降低径向负载，对本分析而言，兴趣在于数量级，所以这种假设是可以接受的)，那么可以得到下面对网的挠曲范围，有关偏转角(θ)、合成负载(Resultant Load)、径向负载(Radial Load)和部件模数(只根据径向负载)的表(θ是在所述框架结构的固定点所取的挠曲前的网与挠曲后的网之间的夹角)。
表1
| 位移(英寸) | θ° | 合成负载(R＝24270/Sinθ°lbf) | 径向负载(y＝24270/Tanθ°lbf) | I/y集中负载WL8σ英寸3 | I/y(UDL)WL12σ英寸3 |
| 6 | 10.16 | 137587 | 135429 | 10.571 | 7.047 |
| 8 | 13.52 | 103813 | 100937 | 9.878 | 5.252 |
| 10 | 16.85 | 83728 | 80133 | 6.255 | 4.170 |
| 12 | 20.16 | 70421 | 66106 | 5.160 | 3.440 |
| 18 | 29.85 | 48761 | 42292 | 3.301 | 2.201 |
| 24 | 39.15 | 38441 | 29811 | 2.327 | 1.551 |
| 30 | 47.61 | 32861 | 22154 | 1.729 | 1.153 |
| 36 | 56.14 | 29227 | 16284 | 1.271 | 0.847 |
对于外部尺寸为B×D，内部尺寸为b×d的盒形节，绕中性轴线的惯性矩INA＝(BD3/12)-(bd3/12)和y＝D/2。
部件截面为4英寸见方且为厚数四分之一英寸时，I/y＝4.414立方英寸。这可以使这种框架结构抗住网位移12英寸产生的负载。这一尺寸的节的横截面积为3.75平方英寸，周长400.489英寸，容积可达1501.84立方英寸。用密度为2.71克/立方厘米(0.0979磅/立方英寸)的6005铝合金制造的这种框架结构重量为147.03磅(67千克)。
A300
A300飞机内的现有货物拦障，周长大约540英寸，设计成可承受正向负载993315磅力，负载分配为1839.47磅力/英寸。机身固定点间的距离平均为18英寸，但固定点14、15之间的距离长达20.28英寸*(*在侧壁与地板交会的地方有一处，即在连接件21和22之间距离更长，达到27.94英寸，但这将分别处理)。在20.28英寸的长度上的负载是37304.5磅力。与前面一样，下面的表是根据中间跨的点负载(集中负载)两端的值I/y，均匀分布负载(UDL)以及相同的材料，265牛顿/平方厘米(38435磅力/平方英寸)的6005铝合金计算的。
表2
| 位移(英寸) | θ° | 合成负载(R＝37304.5/Sinθ°lbf) | 径向负载(y＝37304.5/Tanθ°lbf) | I/y集中负载WL8σ英寸3 | I/y(UDL)WL12σ英寸3 |
| 6 | 6.7 | 319742 | 317558 | 20.945 | 13.963 |
| 8 | 8.9 | 241125 | 238222 | 15.712 | 10.475 |
| 10 | 11.1 | 193767 | 190143 | 12.541 | 8.361 |
| 12 | 13.3 | 162158 | 157809 | 10.408 | 6.939 |
| 15 | 16.6 | 130578 | 125135 | 8.253 | 5.502 |
| 18 | 19.9 | 109597 | 103053 | 6.797 | 4.531 |
| 24 | 26.3 | 84195 | 75480 | 4.978 | 3.319 |
| 30 | 32.6 | 69240 | 58331 | 3.847 | 2.565 |
| 36 | 38.6 | 59794 | 46731 | 3.082 | 2.055 |
因此，同样为4英寸见方且壁厚为四分之一英寸的框架结构节，I/y＝4.414立方英寸。这允许位移大约为24英寸。重量会按周长的比例增加，因而达到(540/400)×147＝198磅(90千克)。
虽然图4和图5示出了所述框架结构的一种具体布局，但其它布局也可能适合。例如，地板高度的部件可以位于地板表面之下，考虑到任何飞机系统会设在该区域，以便减少对主地板上人员通行的障碍。另外，代替设有地板水平梁，决定于接近地板下面舱的程度、可供使用的空间和有关飞机的结构。框架结构可设计成完全的圆形以便效率更高地利用构形。
虽然上面实施例说明的框架结构的部件13、14是空心盒形节，但也可以改为其它形状，例如圆形。
Claims (11)
1.一种安装在飞机内或用于安装在飞机内的货物拦障，所述的货物拦障包括一个周边框架结构和一张货物限制网，所述框架结构在飞机内固定于飞机内部结构的固定点，所述网固定于所述框架结构的固定点，所述框架结构和网在使用中形成横过飞机内部空间的拦障以限制飞机内货物的纵向移动。
2.根据权利要求1的货物拦障，其特征为所述框架结构包括多个分开的节，所述各节互相连接起来形成框架结构。
3.根据权利要求1或2的货物拦障，其特征为所述内部空间是机身上表面与飞机舱板之间形成的空间。
4.根据权利要求3的货物拦障，其特征为所述框架结构在形状上制造成在固定点的位置与机身和舱板形成紧配合并与所述网结合形成隔烟拦障。
5.根据权利要求4的货物拦障，其特征为所述框架结构在使用中与机身和地板之间形成密封，在所述框架结构与所述壁、顶、地板之间没有间隙。
6.根据权利要求3的货物拦障，其特征为所述框架结构在形状上制造成能在固定点位置与机身的上表面形成紧配合，并延伸到上层舱的地板之下。
7.根据上述权利要求中任一项的货物拦障，其特征为所述网包含金属缆索或塑料纤维缆索。
8.根据上述权利要求中任一项的货物拦障，其特征为设有固定在所述框架结构与飞机固定点之间的拉带，使所述拦障能从所述固定点纵向位移。
9.根据上述权利要求中任一项的货物拦障，其特征为所述框架结构由多个空心的节构成。
10.根据上述权利要求中任一项的货物拦障，其特征为所述网至少有一部分与所述框架结构的固定连接是可以迅速解开的。
11.与前面参照附图4和附图5说明的基本一样的货物拦障。
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