JP5095175B2 - ヘリコプター用衝撃吸収甲板 - Google Patents

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Description

本発明はヘリコプター用衝撃吸収甲板(コラプシブルデッキ)に関する。
図1の数字1はヘリコプター全体を指し示しており、このヘリコプター1は、実質的に、乗員および搭載機器を収容する胴体2と、この胴体2の上端部から突出すると共にヘリコプター1を支えるための力を発生させるローター3とを具備してなる。
さらに詳しく言うと、胴体2は、ローター3と反対の側においては、乗員および搭載機器を支持するための甲板4によって画定されている。
さらに具体的には、甲板4は公知のタイプであって、乗員および搭載機器を支持するのに必要な構造的強度を甲板4に対して付与するためのフレーム5を具備してなり、しかもフレーム5の側に乗員踏面6を、逆側に胴体2の外面の一部7を形成している。
フレーム5(図2および図3に部分的に示す)は、それぞれの平行方向Aに延在する多数の縦通材10(一つだけを示す)と、多数の結節ポイント12(一つだけを示す)において方向(方向線)Aと直交している、それぞれの平行方向Bに延在する多数の横材11(一つだけを示す)とによって形成された格子からなる。
横材11は縦通材10との干渉を避けるために各結節ポイント12において不連続となっており、しかも定着機構13(一つだけを詳細に示す)によって各結節ポイント12において縦通材10に対して固定されている。
さらに詳しく言うと、縦通材10は長尺な平坦壁から形成されており、しかもそれはそれぞれの面21,22によって方向(方向線)Aの両側で範囲が画定されている。同様に、横材11は、多数の結節ポイント12において不連続となった長尺な平坦壁によって形成されてなると共に、それぞれの面17,18によって方向(方向線)Bの両側で範囲が画定されている。
さらに詳しく言うと、定着機構13は連結材14の二つの対27,28からなり、これらは、それぞれの面17および18を、面21および22に接合するために方向Bの両側に配置されている。
さらに詳しく言うと、対27の連結材14は方向Aの両側に配置されており、第1の連結材14は面17を面21に対して接合し、かつ第2の連結材14は面17を面22に対して接合している。
同様に、対28の連結材14は方向Aの両側に配置されており、第1の連結材14は面18を面21に対して接合し、かつ第2の連結材14は面18を面22に対して接合している。
さらに詳しく言うと、連結材14は同一であり、しかもそれぞれ部分29および部分30を具備してなるが、これらは同程度に延在し、互いに直交しており、縦通材10および横材11に対してそれぞれ固定され、方向AおよびBに対してそれぞれ平行であり、したがって結節ポイント12において一つになっている。
図4には、甲板4に垂直な方向に衝撃を受けた場合の、所定の結節ポイント12に加わる力Fと、所定の結節ポイント12に対応する甲板4上のポイントの変位sとのグラフである。
このグラフは、定着機構13の可逆弾性変形に対応する最大値まで一様に増加する部分31と、この部分31に続く、定着機構13の永久全体変形に対応する減少する部分32とからなる。
さらに詳しく言うと、上記部分31に沿っては、衝撃を受けている間に甲板4が獲得したエネルギーは踏面6に伝達され、そして踏面6から乗員ならびに搭載機器に伝達される。
一方で、上記部分32に沿っては、踏面6へ伝達されるのとは対照的に、衝撃を受けている間に甲板4が獲得したエネルギーは、この甲板4の永久変形の形で消散させられる。
甲板14はそれゆえ最大の力を踏面6に伝達した後、永久変形の形でエネルギーを消散させることができるに過ぎないが、これは、乗員および乗客に伝達される、耐えがたい量のエネルギーに相当するであろう。
したがって、衝撃を受けた場合に、乗員および乗客を保護するために、甲板によって踏面に伝達されるエネルギー量を低減する必要性が産業界では認識されていた。
その上、ある目的(ミッション)に関しては、ヘリコプター認証規定は、ヘリコプター甲板が既定量の衝撃エネルギーを、それを乗員あるいは乗客に伝達することなく吸収できることを要求している。
本発明の目的は、簡単、低コストな方法で上記要件を満たすよう設計されたヘリコプター用衝撃吸収甲板を提供することである。
本発明によれば、請求項1に記載されたヘリコプター用衝撃吸収甲板が提供される。
本発明の好ましい非限定的実施形態について、添付図面を参照して実例として説明する。
図5にはヘリコプター1のコラプシブル(衝撃吸収)甲板35を示すが、このものは、甲板4と同様、実質的に、搭乗員および搭載装備を支持するのに必要な構造的強度を甲板35に付与するためのフレーム36を具備し、しかもフレーム36の両側で、乗員踏面37およびヘリコプター1の胴体2の外面の一部38を形成している。
両方の横方向端部において、甲板35は、乗員踏面37と部分38とを横方向につなぐと共にヘリコプター1の胴体2のそれぞれの側壁と一つになるよう湾曲した二つの壁39を具備してなる。
フレーム36は、互いにそして壁39と平行なそれぞれの方向Cに延在する複数の縦通材40,41と、壁39同士の間で、互いに平行であってかつ方向Cと直交するそれぞれの方向Dに延在する複数の横材(クロス材)42とによって形成された格子からなる。
さらに詳しく言うと、縦通材40は壁39に隣接して配置され、一方、縦通材41は縦通材40同士の間に配置されている。縦通材40の方向(方向線)Cは、二つの側方列内に配置された多数のポイントすなわち結節ポイント43において方向(方向線)Dと交差し、そして縦通材41の方向(方向線)Cは、上記列間に配置された多数のさらなるポイントすなわち結節ポイント44において方向(方向線)Dと交差している。
各縦通材40,41は長尺な平坦壁を具備してなり、しかもそれぞれの側面50,51によって、関連する方向(方向線)Cの両側で範囲が画定されている。
縦通材40,41と同様、各横材42も長尺な平坦壁によって形成されるが、これは壁39同士の間で延在しており、しかも壁39と一つになるよう、甲板35および縦通材40,41と直交する平面内で湾曲している二つの対向端部48を有する。しかも各横材42は、部分48同士の間に介在させられかつ上記平面内で延在させられた矩形部分49を具備してなる。
横材42は各結節ポイント43で分断されて縦通材40,41と干渉しないようになっており、しかもそれぞれの面46,47によって、関連する方向(方向線)Dの両側で、それぞれ範囲が画定されている。
図6、図7および図9にさらに詳しく示すように、横材42は、それぞれの定着機構52,53によって、各結節ポイント43,44において縦通材40,41に固定されている。
本発明の重要な態様によれば、各定着機構52,53は、甲板35と交差すると共に、衝撃を受けた場合に甲板35に伝達されるエネルギーを消散させるための、少なくとも一つの局所的永久変形セクション54,64(図6では54は全体を指し示している)を具備してなる。
さらに詳しく言うと、以下で詳細に説明するように、各定着機構52,53はセクション54,64に低強度ポイントを有し、これによってセクション54,64は永久的に変形させられ、そうして定着機構52,53を全体として永久変形させることができない大きさの衝撃力にてエネルギーを消散させる。
エネルギーの消散を伴わずに各定着機構52,53によって乗員踏面37に伝達される力の最大値は、それゆえ極度に小さく、そして公知の定着機構13(これは全体的な永久変形によってエネルギーを消散させる)によって伝達される力の最大値よりも小さい。
さらに詳しく言うと、定着機構52は、それぞれの結節ポイント44において、横材42を縦通材41に対して固定し、そして定着機構53は、それぞれの結節ポイント43において、横材42を縦通材40に対して固定する。
さらに詳しく言うと、搭乗員および搭載機器の重量の大半は結節ポイント44に圧し掛かり、そして残りは結節ポイント43に圧し掛かる。
特に図6および図7を参照すると、各定着機構52は、有利なことには、所定の距離だけ離れて、対応する結節ポイント44を取り囲む、閉じた多角形状の閉鎖輪郭55を有する。
さらに詳しく言うと、各定着機構52は、それ自身の軸線E(これは定着機構が取り付けられた際に甲板35と直交する)に関して対称であり、しかも軸線Eと直交する平面内では一定の断面を有する。
さらに詳しく言うと、閉鎖輪郭55は、定着機構52の軸方向延在長さよりも小さくかつ閉鎖輪郭55と直交する方向に測った閉鎖輪郭55の厚みよりも大きな所定の距離を置いて、対応する結節ポイント44を取り囲んでいる。
それゆえ定着機構52は、図6および図7に示すように閉鎖輪郭55を持つ薄片体であり、これは、甲板35に垂直な衝撃を受けた場合に圧縮応力を受ける。
周知のとおり、圧縮された薄片体には圧縮力の方向と平行な波形の永久変形ラインが生じるが、これは局所弾力的不安定性に起因して、圧縮力と実質的に交差する薄片体の不完全な形状の断面に生じる。
さらに詳しく言うと、上記変形は、全体的不安定性あるいは静的降伏に起因して薄片体を永久的に変形させるのに必要な力よりも小さな作用力のもとで生じる。
したがって各定着機構52は、54によって全体を指し示すセクションにおいて永久変形させられるが、これは図示していない形状欠陥を有し、この結果、衝撃を受けた際に獲得するエネルギーは、乗員および乗客が耐えることのできる小さな大きさの伝達力として各定着機構52によって消散させられる。
さらに詳しく言うと、各定着機構52の閉鎖輪郭55は連結材58の二つの対56,57によって形成されるが、これは関連する方向Dの両側に配置され、しかも関連する横材42の面46および47を関連する縦通材41の面50および51にそれぞれ接合する。
さらに詳しく言うと、対56の連結材58は方向Cの両側に配置されており、連結材58の一方は面46を面50に対して接合しており、そして別な連結材58は面46を面51に対して接続している。
同様に、対57の連結材58は方向Cの両側に配置されており、連結材58の一方は面47を面50に対して接合しており、そして別な連結材58は面47を面51に対して接合している。
さらに詳しく言うと、連結材58は同じものであり、しかもそれぞれが、互いに直交する方向に延在する平坦部60および平坦部61を両端に、そして、この平坦部60および61に対して斜めに延在する平坦部62を具備してなる。
部分60および61は、関連する結節ポイント44から所定の距離だけ離れて、対応する縦通材41と、対応する横材42とに、それぞれ取り付けられており、この結果、部分62もまた、結節ポイント44から所定の距離だけ離れている。
各定着機構52の閉じた多角形輪郭55は、それゆえ、対応する結節ポイント44を取り囲む四つの連結材58の部分62によって形成される。
各連結材58の部分60,61および62の配置構造は、セクション54の変形に続く定着機構52の永久変形を容易にする。すなわち、所定の距離を置いて結節ポイントを取り囲む閉鎖輪郭55によって、衝撃力は部分60,61,62に非常に強い曲げモーメントを作り出すが、これらの部分は、その結果、対応する軸線Eの方向に永久変形させられる(実際に潰される)。
各連結材58の傾斜部分62の平坦な形状は、部分60と部分61との間に形成が困難な不連続湾曲部あるいは多角形部を必要とせず、部分60,61,62へ作用する曲げモーメントを最大にするので特に有利である。
図8のグラフには、甲板35と直交する方向に衝撃を受けた場合の、所与の結節ポイント44に加わる力Fと、所与の結節ポイント44に対応する甲板35上のポイントの変位sとの関係を示す。
このグラフは、結節ポイント44の可逆弾性変形に対応する、力の最大値まで一様に増加する部分75と、この部分75に続く、まず減少し、その後、平均値をはさんで振動する部分76とを備える。
上記部分75に沿っては、衝撃を受けた際に甲板35が獲得するエネルギーは乗員踏面37に伝達されるが、上記部分76に沿っては、踏面37に伝達されるのとは対照的に、甲板35が獲得するエネルギーは、甲板35の永久変形の形で消散させられる。
さらに詳しく言うと、力の最大値は局所的不安定性に起因してセクション54の局所的変形に至るまでになり、そして最大値の後、上記部分76は振動すると共に、静的降伏による定着機構52のそれぞれの部分の漸進的な永久変形に対応する、さまざまな大きさの最大および最小二次的力からなる。
図4および図8のグラフを比較することで分かるように、本発明による定着機構52は永久変形し、そして公知の定着機構13よりも小さな大きさの力を伝達する。そして衝撃を受けた場合に、甲板35によって消散させられる全エネルギー(図8のグラフのX軸によって示す)は、平均値を中心として振動する部分76のために、甲板4によって消散させられるエネルギー(図4のグラフのX軸によって示す)よりも大きなものである。
甲板35によって踏面37に伝達される力の最大値は、公知の定着機構13を全体として永久変形させるのに要する力よりも小さな力で、局所的不安定性に起因して局所的に変形する本発明による定着機構52によって低減される。
エネルギーの消散を伴わずに甲板35によって踏面37に対して伝達される力は、それゆえ、甲板4によって踏面6に伝達される力よりも小さく、したがって乗員および乗客は十分にそれに耐えられる。
図5および図9は定着機構53を部分的に示しているが、これは有利なことには、局所的永久変形セクション64(これは固定された際に甲板35と平行に延在する)において寸法が最小である。
周知のように、セクション64は低強度ポイントを形成しており、これは、甲板35と直交する圧縮力を受けた場合に、定着機構53を全体として永久変形させるのに必要な力よりも小さな大きさの作用力で、局所的な永久変形を生じる。
定着機構52と同様に、定着機構53もそれゆえセクション64において永久変形し、そして、乗員および搭載機器が耐えられる極めて小さな大きさの衝撃伝達力にて衝撃獲得エネルギーを消散し始める。
さらに詳しく言うと、各定着機構53は、関連する横材42の部分48の、壁39と向き合う一端部45を、関連する縦通材40に対して連結するための連結材65と、横材42の部分49を縦通材40に対して連結するための二つの連結材67(図5には一方のみを示す)とを具備してなる。
さらに詳しく言うと、連結材65は、関連する方向(方向線)Dの両側に配置されてなると共に端部45から垂直方向に突出する二つの砂時計形プレート70(図9には一方のみを示す)を具備してなり、各砂時計形プレート70は、縦通材40に対して固定された際に方向(方向線)Cと平行になる。
さらに詳しく言うと、固定された際、各砂時計形プレート70は、方向Dと直交する平面と一致する平面内に存在し、しかもそれは、関連する縦通材40に対して固定された二つの矩形端部71と、この端部71よりも小さくかつ永久変形セクション64を形成している部分72と、端部71を部分72の両端につないでいる二つの台形部分73とを具備してなる。
連結材67(図5)は関連する方向線Dの両側に配置されている。さらに詳しく言うと、対(図示せず)をなす第1の連結材67は、関連する横材42の面47を関連する縦通材40の面50に対して接合しており、一方、他の連結材67は、横材42の面46を縦通材40の面50に対して接合している。
さらに詳しく言うと連結材67は同一であり、しかもそれぞれが上述したような、関連する横材42および関連する縦通材40に対してそれぞれ固定された、二つの砂時計形プレート70を具備してなる。
本発明によるヘリコプター用の衝撃吸収甲板(コラプシブルデッキ)35の利点は、上記説明から明らかであろう。
特に、定着機構52,53のセクション54,64の局所的永久変形によって、衝撃を受けた際に、甲板35は、乗員または乗客に対して耐えがたい大きさの力を伝達することなく衝撃エネルギーの大部分を消散させるのに極めて効果的であることが、したがってまた所定期間の任務(ミッション)を管理する認証規定に適合することが判明した。
明らかに、請求項に規定される範囲から逸脱することなく、ここで説明しかつ図示したヘリコプター用衝撃吸収甲板35に変更を加えることができる。
分かりやすくするために一部を取り除いた状態での、公知の甲板を具備してなるヘリコプターの斜視図である。 図1の細部に関する拡大斜視図である。 図2の線III‐IIIに沿った断面図である。 図1の甲板の所定の領域に加えられる力と、この領域の変位との関係を示すグラフである。 本発明の内容にしたがった甲板の斜視図である。 図5の細部に関する拡大斜視図である。 図6の線III‐IIIに沿った断面図である。 図5の甲板の所定の領域に加えられる力と、この領域の変位との関係を示すグラフである。 図5の甲板のさらなる細部の拡大斜視図である。
符号の説明
35 コラプシブル(衝撃吸収)甲板
36 フレーム
37 踏面
38 外面の一部
39 壁
40,41 縦通材
42 横材
43,44 結節ポイント
46,47 面
48 対向端部
49 矩形部分
50,51 側面
52,53 定着機構
54,64 局所的永久変形セクション
55 閉鎖輪郭
58 連結材
60〜62 平坦部
65,67 連結材
70 砂時計形プレート
71 矩形端部
72 永久変形セクションを形成している部分
73 台形部分

Claims (3)

  1. ヘリコプター用甲板(35)であって、
    少なくとも一つの縦通材(40)および少なくとも一つの横材(42)であって、それぞれが、ポイント(43)において交差する第1の方向(C)および第2の方向(D)に延在している、少なくとも一つの縦通材(40)および少なくとも一つの横材(42)と、
    前記交差ポイント(43)において、前記縦通材(40)と前記横材(42)とを連結するための定着機構(53)と、を具備し、前記横材(42)は前記交差ポイント(43)において不連続となっており、
    前記定着機構(53)は、甲板(35)と交差する平面内に存在する少なくとも一つのセクション(64)において寸法が最小であって、衝撃を受けた際に、甲板(35)によって吸収されるエネルギーを、前記セクション(64)の変形によって永久的に消散させるようになっており、
    前記定着機構(53)は、少なくとも一つの砂時計形部分(70)を具備してなることを特徴とする甲板(35)。
  2. 対向する横方向端部に、ヘリコプター(1)の胴体(2)のそれぞれの側壁と一つになるように湾曲した二つの壁(39)と、それぞれの壁(39)に隣接して配置された二つの縦通材(40)と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の甲板(35)。
  3. 側壁を備えた胴体(2)と、請求項1または請求項2に記載の甲板(35)と、を具備してなることを特徴とするヘリコプター。
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