CZ200263A3 - Pneumatický plovák pro lehká a ultralehká letadla - Google Patents

Description

Pneumatický plovák pro lehká a ultralehká letadla

Oblast techniky

Vynález se týká pneumatického plováku pro lehká a ultralehká letadla, vytvořeného z textilního materiálu a opatřeného uvnitř plováku uspořádanými probíhajícími flexibilními stojinami, čímž plováku odděleny komory, v nichž jsou vloženy vzduchotěsné a flexibilní, stlačeným vzduchem zásobovatelné bubliny.

a podélně jsou uvnitř

Dosavadní stav techniky

Takovéto pneumatické, tedy stlačeným vzduchem zásobované, plováky jsou v široké míře známy. Ty, které leží nejblíže předkládanému vynálezu a představují tudíž stav techniky, jsou uveřejněny například v US 4 697 762 (Dl), US 2 391 326 (D2), US 2 522 340 (D3) a US 2 345 143 (D4). Zatímco v D2, D3 a D4 je vymezen všeobecný stav techniky, leží Dl předkládanému vynálezu nejblíž.

je uveřejněn plovák, který sestává z flexibilního obalu, zhotoveného z robustní tkaniny, který je horní strany, spodní strany a bočních stran. Horní strana jsou spojeny prostřednictvím rovněž stojin zabudovaných v podstatě vertikálně a hlavnímu směru plováku. Na jednom místě ležícím

V Dl vněj šího vytvořen z a spodní textilních podélně k • · · · I · · • · ·· »· · · · · • · · · • · ♦ · »· · · · · · • · · · »· · · ···· poněkud za středem vykazuje plovák stupeň, jak byl uveřejněn již v r. 1933 v DE 600 321 a od té doby dále zdokonalen.

V průřezu plovákem z Dl na místě tohoto zmíněného stupně je rovněž zabudována v podstatě vertikální, avšak kolmo k hlavnímu směru plováku probíhající textilní stojina. V komorách, které jsou vytvořeny mezi stojinami a mezi stojinami a postranními stěnami, jsou vloženy vzduchotěsné bubliny, které mohou být zásobovány stlačeným vzduchem a propůjčují plováku jednak potřebný vztlak a jednak určitou stabilitu.

Ke zvýšení stability a tuhosti jsou v přední, tedy před zmíněným okrajem ležící, části zabudovány výztužné prvky, které jsou uspořádány částečně z tuhé pěny, částečně z překližky. Vně na plováku, sestávajícím ze tkaniny, je upevněna patka, která přídavně vyztužuje spodní stranu přední části a má chránit plovák proti poškozením. Tato zmíněná patka je vyrobena například z umělé hmoty.

Silového přenosu od podvozku letadla na dva jak popsáno vytvořené plováky je dosaženo přes dvě podél celé délky každého plováku probíhající tyče. Tyto dosedají bočně nahoře na plovácích a jsou na nich připevněny a posuvné prostřednictvím dlouhých styčnic.

Celkem čtyři tyče jsou spojeny prostřednictvím dvou příčníků, na nichž je letadlo podepřeno, přičemž zadní příčník leží zhruba na místě, kde spodní strana plováku vykazuje zmíněný stupeň.

• · · · · • · · ·

Vezme-li se v úvahu oblast použití plováku podle Dl, pak spočívá hlavní výhoda v úspoře hmotnosti. Jelikož však zvolený způsob vytvoření čistě pneumatické části plováku vykazuje nepostačující tuhost, musí být přijata opatření k jejímu zvýšení, která nejsou pneumatická a tudíž jsou těžší, částečně dokonce podstatně těžší než vzduch, respektive než čistě pneumatické konstrukční prvky.

Dále jsou prostřednictvím nosníku probíhajícího napříč ve výši stupně přerušeny podélné nosníky. Silovým působením zadního příčníku ležícího zhruba také na tomto místě dochází v této oblasti k zeslabení nosníku, který v provedení nárokovaném v Dl musí být dokonce zesílen a sepnut pružinovou nohou, procházející vertikálně plovákem, a dvěma drátěnými lany.

Z Dl není k tomu jasné, jaké jiné tvary průřezu například ty se spodní částí ve tvaru V - mohou být podle vynálezu provedeny. Ze zvolené konstrukce lze k tomu přinejmenším tušit, že plovák podle Dl vedle zmíněných nevýhod může být také sotva průmyslově vyroben.

Podstata vynálezu

Úlohou předkládaného vynálezu je proto vyvinout pneumatický plovák pro lehká a s výhodou ultralehká letadla, u něhož by byly překonány zmíněné nevýhody, a který by byl tedy lehký a tuhý a k tomu by jeho výroba byla cenově příznivá.

Řešení této úlohy přináší pneumatický plovák pro lehká a ultralehká letadla, vytvořený z textilního materiálu a • ·· · ·· *· · · ·· ·· · · · · ··· • · · · 0 0 0 0 0 0 · • 0 · 0 0····· 0 · • 000 0 · 0 0 • 000 000 00 00 00 0000 opatřený uvnitř plováku uspořádanými a podélně probíhajícími flexibilními stojinami, čímž jsou uvnitř plováku odděleny komory, v nichž jsou vloženy vzduchotěsné a flexibilní, stlačeným vzduchem zásobovatelné bubliny, podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že

- plovák vykazuje vzduchotěsný a uzavřený vnější potah,

- plovák vykazuje řadu podélně probíhajících a v podstatě přes celou délku se rozprostírajících flexibilních stojin, které jsou přes celou délku upevněny na vnějším potahu, přičemž poloha a nastavení stojin je stanoveno tak, že do celkového obrysu průřezové plochy plováku jsou vloženy oskulační kružnice, a dva dotykové body každé oskulační kružnice na tomto celkovém obrysu definují body upevnění každé stojiny na vnějším potahu,

- vložením stojin mezi nimi a vnějším potahem vzniknou vzájemně komunikující komory, z nichž každá obsahuje vzduchotěsnou a stlačeným vzduchem zásobovatelnou flexibilní bublinu,

- vzduchotěsný vnější potah vykazuje nejméně jeden ventil, přes nějž může být zásobován stlačeným vzduchem.

Stojiny jsou s výhodou zhotoveny z textilního, málo roztažného materiálu, jehož směr vláken je uspořádán v podstatě rovnoběžně a kolmo k podélné ose plováku.

Stojiny mohou být vytvořeny dvojité, přičemž směr vláken druhé polohy textilního materiálu je oproti první poloze pootočen zhruba o 45°.

Stojiny jsou s výhodou zhotoveny z málo roztažené umělohmotné fólie.

Stojiny mohou být na vnějším potahu upevněny přišitím.

Stojiny mohou být na vnějším potahu upevněny rovněž lepením.

Stojiny mohou být na vnějším potahu upevněny i svařením.

Bubliny s výhodou sestávají z málo roztažného vzduchotěsně potaženého textilního materiálu.

Bubliny mohou sestávat i z elastomerů.

Každá bublina vykazuje s výhodou ventil ležící na vnějším potahu, přičemž pracovní tlak v bublinách je o 10 až 20 % menší než tlak ve vnějším potahu.

Vnější potah může být nejméně na části ležící ve vodě opatřen ochrannou vrstvou.

Plovák s výhodou sestává z přední a zadní části, přičemž přechod od předního k zadnímu dílu je tvořen stupněm, u něhož

- stojiny uvnitř plováku jsou vytvořeny tak, že větší průřezové plochy před stupněm přecházejí plynule na menší průřezové plochy za stupněm,

- vnější potah nese umělohmotnou misku, tvořící vlastní stupeň, která je vyplněna, • « « · « φ • · ··

- ochranná vrstva je natažena přes stupeň a pokrývá také umělohmotnou misku.

Plovák s výhodou nese nejméně jednu kýlovou lištu a dvě boční listy k ochraně plováku před poškozením, přičemž kýlové lišty a boční lišty sestávají z umělé hmoty a jsou na plovák nalepeny.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je dále blíže vysvětlen pomocí příkladů provedení, znázorněných na výkresech, kde značí:

obr. 1 perspektivní pohled na první příklad provedení;

obr. 2 průřez prvním příkladem provedení;

obr. 3 konstrukční detail k obr. 2;

obr. 4 doplnění podle vynálezu k obr. 2;

obr. 5 průřez druhým příkladem provedení;

obr.6a bokorys prvního příkladu provedení;

obr. 6b podélný řez detailem z obr. 6a; a obr. 7 perspektivní průhled prvním příkladem provedení.

• · • ·

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 znázorňuje pohled šikmo zepředu zdola na první příklad provedení plováku podle vynálezu. Je zde znázorněna pouze čistě pneumatická struktura, beze všech upevňovacích a spojovacích částí. Ve znázornění na obr. 1 jsou patrné čáry Jl, probíhající podél plováku, které budou blíže vysvětleny v souvislosti s obr. 2. Zhruba v polovině délky plováku je zřejmý stupeň 2, který je - jak známo - uspořádán k rozražení proudu vody. Příď plováku znázorněná na obr. 1 vlevo vykazuje čelní plochu 3, vpravo ležící záď pak vykazuje analogickou koncovou plochu £.

Obr. 2 znázorňuje průřez plovákem podle obr. 1, vedený v místě označeném AA. Vnější potah 5, sestávající ze vzduchotěsně potažené a málo roztažné tkaniny je přes ventil 21 zásobován tlakovým vzduchem a je ve znázorněné formě udržován prostřednictvím řady stojin 6, které jsou spojeny s vnějším potahem 5 v podstatě po celé jeho délce. Tyto spoje mohou být provedeny šitím, lepením nebo svařováním. Tam, kde jsou stojiny 6 uvedeným způsobem spojeny s vnějším potahem 5, vznikají na něm čáry Jl, zmíněné již v popisu k obr. 1, které se rozprostírají v podstatě přes celou délku plováku.

Stojiny 6 mohou sestávat z textilní tkaniny nebo také z fólie; rozdělují vnitřní prostor plováku na komory Ί_, které vzájemně komunikují. Za tím účelem nejsou stojiny 6 vedeny až úplně k čelní a koncové ploše 3, _4, takže nejméně na obou koncích plováku jsou vytvořena přepouštěcí okénka (neznázorněná). Je to důležité především při použití o sobě vzduchotěsných fólií pro stojiny 6.

ř · ·♦ · * ♦ » ··♦

Při použití textilních tkanin pro stojiny _6 probíhá výměna vzduchu mezi komorami ]_ prostřednictvím materiálu. Je-li použita textilní vrstva, pak je průběh vláken tkaniny uspořádán rovnoběžně a kolmo k podélné ose plováku. Ukázalo se rovněž jako výhodné použít textilní tkaninu ve dvojité vrstvě, přičemž je jedna vrstva oproti druhé pootočena o zhruba 45°. Takto jsou stojiny 6 také při použití textilní tkaniny schopné zachycovat smykové síly, což značně zvyšuje tuhost v ohybu a tvarovou stabilitu plováku.

V oblasti kýlu je u tohoto prvního příkladu provedení pomocí lepení nebo svařování upevněna kýlová lišta 8_, která jednak zlepšuje směrovou stabilitu plováku, a jednak chrání jeho ložnou plochu před poškozením. Stejným způsobem jsou na přechodu od ložné plochy k bočním stěnám plováku upevněny boční lišty _9. Jejich úloha spočívá kromě ochrany vnějšího potahu 5 také v zabránění tzv. Coandova jevu ve vodě - slouží tedy pro boční rozražení proudu.

Kýlová lišta j3 a boční lišty _9 jsou s výhodou zhotoveny z umělé hmoty. Boční lišty _9 se rozkládají například pouze přes přední díl plováku, tedy od přídě až ke stupni 2; kýlová lišta 8. se rozkládá rovněž přes přední díl plováku, může však být připevněna také za stupněm 2.

Při počtu, respektive hustotě stojin projektem, je jejich směr zjištěn vložením kružnic 10, jak je znázorněno na obr. 2. Obr z obr. 2.

Jo, daných oskulačních 3 je výřez

Do celkového obrysu 11 průřezu jsou oskulační kružnice 10 vloženy tak, že se celkového obrysu v daných « « Φ Φ 4 4 « » · ·«·· · Φ Φ Φ ♦ * * • φ 4 « »····· · 4 φ Φ φ · · · · · • ΦΦΦ «·Φ ΦΦ ·Φ Φ· ΦΦ·· prvních dotykových bodech 12 dotýkají. Druhé dotykové body 13 s celkovým obrysem 11 jsou pak výsledkem elementárních geometrických úvah. Dotykové body 12, 13 jedné každé oskulační kružnice 10 jsou vzájemně spojeny a udávají směr vkládané stojiny 6.

Skutečný obrys průřezu plováku ve stavu zásobeném stlačeným vzduchem je dán rovnováhou sil, která se nastaví v každém z dotykových bodů 12, 13. Tento skutečný obrys vnějšího potahu 5, jak je znázorněn na obr. 2 a opatřen vztahovou značkou 14, sestává potom z kruhových segmentů, sbíhajících se v dotykových bodech 12., respektive 13, jejichž rádiusy jsou určeny známým vztahem

R = — kde

R = poloměr zakřivení [m] σ= oběhové napětí ve vnějším potahu 5- [N/m]

Δρ = tlakový rozdíl vnitřek - vnějšek [N/m²]

Jelikož je σ proporcionální ku Δρ, vychází pro R z elementárních fyzikálních pravidel velikost, která závisí ještě na geometrii jednotlivých komor 2 ^a 3^{e z} velikostní řady své poloviční úhlopříčky.

Obr. 4 znázorňuje další znak podle vynálezu, opět na prvním příkladu provedení. Vnější potah 5 je, jak již bylo uvedeno, proveden vzduchotěsný a může být pomocí ventilů, například v koncové ploše 4_, zásobován stlačeným vzduchem. Tím je celý plovák pod tlakem, stojiny 6 jsou napnuté a * · ··· · ♦· ·· ♦· • ♦ ♦ ♦·♦· ·«· ··«« · · · 0 · · • · · · ····♦» *

přejímají úlohu podélné výztuhy plováku, takže nejsou zapotřebí žádné přídavné výztužné prostředky.

Pouze pro případ ztráty tlaku místním poškozením vnějšího potahu _5 jsou do komor J_ mezi vnější potah _5 a stojiny 6 vloženy vzduchotěsné a flexibilní, eventuálně pružné bubliny 15, které jsou při normálním provozu plováku napumpovány na 80-90 % stlačeného vzduchu, tak jak je uvnitř vzduchotěsného vnějšího potahu 5. Při zmíněném normálním provozu nepřebírají tedy tyto bubliny žádnou funkci.

Dojde-li však uvnitř vnějšího potahu 5, avšak vně bublin 15 k tlakové ztrátě, pak bubliny 15 dolehnou na stěny komor 7_ a postarají se o to, že statika plováku zůstane v podstatě zachována.

S každou bublinou 15 je možno disponovat přes vlastní ventil 16; tyto jsou rovněž s výhodou uspořádány v koncové ploše _4 a s výhodou vytvořeny jako zpětné ventily. Jestliže je jedna z těchto bublin netěsná nebo dojde jinak ke ztrátě tlaku, nejsou tím postiženy ostatní bubliny. Ventily 16 jsou s výhodou vedeny k neznázorněné sběrné trubce za účelem rovnoběžného nastavení tlaku panujícího v bublinách 15.

Že není tvar průřezu omezen pouze na provedení podle obr. 2, obr. 3 a obr. 4, znázorňuje obr. 5. Je zde znázorněn dvoukýlový plovák ve smyslu vynálezu, jako druhý příklad provedení. Celkový obrys 11 může být stanoven předem a je modifikován vložením stojin _6 podle vynálezu. Tvarová optimalizace je možná vícero takovými opětovně následujícími kroky. Tvar, znázorněný na obr. 5, je oproti tvaru podle obr. 1 až 3 v určitém směru výhodnější. Poměrně velkým ♦ * sklonem vnějších stojin 6 je poněkud zmenšena stabilita vzhledem k horizontální příčné ose, proto je zvýšena stabilita vzhledem k vertikální příčné ose.

Ke směrové stabilitě při provozu a k ochraně před poškozeními spodní strany plováku jsou zde v souladu s tvarem plováku uspořádány dvě kýlové lišty Boční lišty 9, které jsou zde uspořádány rovněž, slouží k potlačení Coandova jevu, který se u tohoto uspořádání projevuje v zesílené míře. Dále pak přejímají, jak již bylo dříve uvedeno, rovněž ochrannou funkci proti bočním poškozením vnějšího potahu.

Na obr. 6a je bokorys prvního příkladu provedení plováku podle vynálezu, na obr. 6b podélný řez stupněm 2. Podélný řez plovákem zde znázorňuje kontinuální přechod přes průřezové zúžení stupně, jak je znázorněno hladce probíhajícími čárkovaně znázorněnými čarami 1. Tímto způsobem jsou napěťové špičky prostřednictvím namáhání ohybem plováku ve vnějším potahu 5_ a ve stojinách 6 vyloučeny, což jinak při diskontinuitě není možné. Vlastní stupeň 2 sestává například z umělohmotné misky 17, která je naplněna tuhou pěnou 18 a je tvarově přilepena na vnější potah 5. Umělohmotná miska 17 je dále potažena ochrannou vrstvou 19, která s výhodou pokrývá celou spodní stranu plováku. Tím je také zaručen hladký přechod od přední části plováku na umělohmotnou misku 17.

Obr. 7 znázorňuje průběh stojiny _6 podle vynálezu přes celou délku plováku podle prvního příkladu provedení. Je zde zakresleno osm průřezových ploch 20, které jsou však nemateriální povahy a nepředstavují stojiny nebo jinak přizpůsobené přepážky. Z obr. 7 je zřejmé, že tvar • fc fcfcfcfc * · fc* fcfc fc* • fcfc ···· ·♦·

ΊΟ · fcfcfc · 4 · · 4 · * ± z · ·······»·♦ · « · · · · » ♦ · • •fcfc ··· fcfc ·· ·· fcfcfcfc průřezových ploch 20 je v podstatě stále týž, rozdílné jsou pouze jejich velikosti.

Na rozdíl od obr. 7 může část plováku ležící za stupněm 2 samozřejmě vykazovat také jiný tvar ložných a tím i průřezových ploch 20, pokud jsou tvarové přechody, se zřetelem na provedení stupně 2_ znázorněná na obr. 6a, obr. 6b, hladké. To je například případ u druhého příkladu provedení plováku podle vynálezu, kde může být část nacházející se za stupněm provedena také jednokýlová. To zejména se zřetelem na tu skutečnost, že dvoukýlové provedení rozvinuje svoji účinnost pouze v přední části.

Pro zavedení statického a dynamického zatížení od letadla na plovák a mezi plováky jsou známa řešení. Existují ploché nebo tyčovité struktury, které se rozprostírají přes značnou část délky plováku a spojují oba plováky. Takováto řešení jsou, jak již bylo uvedeno, známá, nebo jsou blízká řešením úloh na rozdělení zatížení na co možná velké plochy. Takovéto úlohy se vyskytují zejména tam, kde jsou textilní a/nebo pneumatické konstrukční prvky podrobeny zatížením.

Claims (9)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Pneumatický plovák pro lehká a ultralehká letadla, vytvořený z textilního materiálu a opatřený uvnitř plováku uspořádanými a podélně probíhajícími flexibilními stojinami (6), čímž jsou uvnitř plováku odděleny komory (7), v nichž jsou vloženy vzduchotěsné a flexibilní, stlačeným vzduchem zásobovatelné bubliny (15), vyznačující se tím, že

   - plovák potah (5), vykazuje vzduchotěsný a uzavřený vnější

   - plovák vykazuje řadu podélně probíhajících a v podstatě přes celou délku se rozprostírajících flexibilních stojin (6), které jsou přes celou délku upevněny na vnějším potahu (5), přičemž poloha a nastavení stojin (6) je stanoveno tak, že do celkového obrysu (11) průřezové plochy plováku jsou vloženy oskulační kružnice, a dva dotykové body (12, 13) každé oskulační kružnice na tomto celkovém obrysu (11) definují body upevnění každé stojiny (6) na vnějším potahu (5),

   - vložením stojin (6) mezi nimi a vnějším potahem (5) vzniknou vzájemně komunikující komory (7), z nichž každá obsahuje vzduchotěsnou a stlačeným vzduchem zásobovatelnou flexibilní bublinu (15) , ventil vzduchotěsný vnější potah vykazuje nejméně jeden (21), přes nějž může být zásobován stlačeným vzduchem.

   44··

   4 4 4 4 4 4 ·· 4* 4 4

   4 4 4 4444 4 4

   4 444 4 * 4 4 4 · • *44 444444 4

   4 4 4 4 #44

   4444 444 44 44 44
2. 2. Pneumatický plovák podle nároku 1, vyznačující se tím, že stojiny (6) jsou zhotoveny z textilního, málo roztažného materiálu, jehož směr vláken je uspořádán v podstatě rovnoběžně a kolmo k podélné ose plováku.
3. 3. Pneumatický plovák podle nároku 2, vyznačující se tím, že jsou zde uspořádány stojiny (6), které jsou vytvořeny dvojité, přičemž směr vláken druhé polohy textilního materiálu je oproti první poloze pootočen zhruba o 45°.
4. 4. Pneumatický plovák podle nároku 1, vyznačující se tím, že stojiny (6) jsou zhotoveny z málo roztažené umělohmotné fólie.

   5. Pneumatický plovák podle nároku 2, 3 nebo 4, v y z n vněj ším ačující se potahu (5) upevněny tím přišitím , že stojiny (6) j sou na 6. Pneumatický plovák podle nároku 2, 3 nebo 4, v y z n vněj ším ačující se potahu (5) upevněny tím lepením. , že stojiny (6) j sou na 7 . Pneumatický plovák podle nároku 2, 3 nebo 4, v y z n ačující se tím , že stojiny (6) j sou na

   vnějším potahu (5) upevněny svařením.
5. 8. Pneumatický plovák podle nároku 1, vyznačující se tím, že bubliny (15) sestávají z málo roztažného vzduchotěsně potaženého textilního materiálu.

   1, (15) • <

   • ·

   9. Pneumatický plovák podle nároku vyznačuj ící se tím, že bubliny sestávají z elastomeru.

   10. Pneumatický plovák podle vyznačující se tím, vykazuje ventil (16) ležící na vnějším nároku 8 nebo že každá bublina potahu (5).
6. 9, (15)
7. 11. Pneumatický plovák podle nároku 10, vyznačující se tím, že pracovní tlak v bublinách (15) je o 10 až 20 % menší než tlak ve vnějším potahu (5).

   12. Pneumatický plovák podle nároku 1 až 11, vyznačuj ící se tím , že vnější potah (5) je nejméně na části ležící ve vodě opatřen ochrannou vrstvou (19) . 13. Pneumatický plovák podle nároku 12, vyznačuj ící se tím , že plovák sestává z přední a zadní části , přičemž přechod od předního k zadnímu dílu je tvořen stupněm (2), u něhož

   - stojiny (6) uvnitř plováku jsou vytvořeny tak, že větší průřezové plochy před stupněm přecházejí plynule na menší průřezové plochy za stupněm,

   - vnější potah (5) nese umělohmotnou misku (17), tvořící vlastní stupeň, která je vyplněna, • 4 4-4 4 4 ·· ·· 4· ·· • · · 4 · 4 9

   4 4 4 4 4 ·

   - ochranná vrstva (19) je natažena přes stupeň (2) a pokrývá také umělohmotnou misku (17).
8. 14. Pneumatický plovák podle nároku 12, vyznačující se tím, že plovák nese nejméně jednu kýlovou lištu (8) a dvě boční listy (9) k ochraně plováku před poškozením.
9. 15. Pneumatický plovák podle nároku 14, vyznačující se tím, že kýlové lišty (8) a boční lišty (9) sestávají z umělé hmoty a jsou na plovák nalepeny.