JP5538221B2 - 自己支持形セル状断熱防音材 - Google Patents

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Description

航空機の機体のような航空構造物等の構造物は、しばしば発泡絶縁部材を用いて熱的に及び音響的に絶縁する必要がある。通常、発泡絶縁部材は多種多様の締結装置を用いて機体に固定される。しかし、これにより取り付けプロセスの時間及び費用がさらにかさみ、締結装置によって構造物の重量がさらに増加する。締結装置を用いないと、衝撃荷重を受けた際に発泡絶縁部材が外れる可能性がある。
一以上の既存の絶縁装置及び/又は絶縁方法に関連する一以上の問題を減らすために、自己支持形発泡絶縁部材を有する装置と、自己支持形発泡絶縁部材を取り付ける方法が必要である。
本発明の一態様では、装置は第1及び第2フレーム部材と、第1及び第2端部を有する発泡絶縁部材を備える。第1及び第2端部のうちの少なくとも一つは垂直面に対して0度以上の角度をなして配置されている。発泡絶縁部材の第1及び第2端部は、圧縮状態にある第1及び第2フレーム部材の間に延在する。圧縮状態にある第1及び第2フレーム部材の間に配置された発泡絶縁部材に起因する摩擦嵌合のために、発泡絶縁部材は第1及び第2フレーム部材の間で適所に固定配置される。発泡絶縁部材は装置に断熱性及び防音性を付与する。
本発明の別の態様では、装置に絶縁部材を取り付ける方法が開示されている。一ステップにおいては、発泡絶縁部材は第1及び第2端部を有している。第1及び第2端部のうちの少なくとも一つは垂直面に対して0度を上回る角度をなして配置されている。別のステップにおいては、発泡絶縁部材の第1及び第2端部は装置の第1及び第2フレーム部材の間に圧縮された状態で配置され、装置に断熱性及び防音性を付与する。圧縮状態にある第1及び第2フレーム部材の間に配置された発泡絶縁部材に起因する摩擦嵌合により、発泡絶縁部材は第1及び第2フレーム部材の間で適所に固定配置されている。
本発明のこれらの及び他の特徴、態様及び利点は、下記の図面、説明及び請求項を参照することにより、よりよく理解できるであろう。
図1は装置の一実施形態の部分側面図である。 図1Aは図1の実施形態のライン1A−1Aを切り取った断面図である。 図1Bは図1の実施形態のライン1B−1Bを切り取った断面図である。 図2は装置の別の実施形態の部分側面図である。 図2Aは図2の実施形態のライン2A−2Aを切り取った断面図である。 図2Bは図2の実施形態のライン2B−2Bを切り取った断面図である。 図3は装置のさらに別の実施形態の部分側面図である。 図3Aは図3の実施形態のライン3A−3Aを切り取った断面図である。 図3Bは図3の実施形態のライン3B−3Bを切り取った断面図である。 図4は装置のさらに別の実施形態の部分側面図である。 図4Aは図4の実施形態のライン4A−4Aを切り取った断面図である。 図4Bは図4の実施形態のライン4B−4Bを切り取った断面図である。 図5は装置の追加の実施形態の部分側面図である。 図5Aは図5の実施形態のライン5A−5Aを切り取った断面図である。 図5Bは図5の実施形態のライン5B−5Bを切り取った断面図である。 図6は装置の追加の実施形態の部分側面図である。 図6Aは図6の実施形態のライン6A−6Aを切り取った断面図である。 図6Bは図6の実施形態のライン6B−6Bを切り取った断面図である。 図7は装置のさらに別の実施形態の部分側面図である。 図8は装置のさらに別の実施形態の部分側面図である。 図9は装置の追加の実施形態の部分側面図である。 図10は装置に絶縁部材を取り付ける方法の一実施形態を示すフローチャートである。
下記の詳細説明は、本発明を実施するための現在考えられる最適なモードである。本発明の範囲は添付の請求項によって最適に定義されるため、この説明は限定するものではなく、単に本発明の一般原理を図示するためのものである。
図1は装置10の一実施形態の部分側面図を示す。装置10は航空宇宙用機体、航空宇宙用ダクト系統、ミサイル、衛星、航空宇宙用輸送手段、航空宇宙用タンク、航空宇宙用パイプ系統、又は異なる航空宇宙用構造体等の航空装置を含むことができる。他の実施形態では、装置10は断熱及び防音部材を必要とする全ての装置を含むことができる。装置10は第1フレーム部材12及び第2フレーム部材14、発泡絶縁部材16、シャータイ18、縦通材20、及び外板22を含むことができる。第1フレーム部材12及び第2フレーム部材14はシャータイ18に取り付けることができ、シャータイ18は縦通材20及び外板22に取り付けることができる。
発泡絶縁部材16は第1端部24と第2端部26を有することができ、第1端部24と第2端部26は、5度の角度をなす垂直面32及び34に対してそれぞれ角度28及び30をなして配置されている。別の実施形態では、角度28及び30のうちの少なくとも一つが、垂直面32及び34に対して0度を上回る角度で配置されることができる。さらに別の実施形態では、角度28及び30はそれぞれほぼ0〜15度であってよく、角度28及び30のうちの少なくとも一つは少なくとも3度であってよい。さらに別の実施形態では、角度28及び30のうちの一つは少なくとも5度であってよい。発泡絶縁部材16は、メラミンフォーム又は他のタイプの発泡材料等の、密度が一立方フィート当たり0.4ポンドよりも低いポリマー、セルラー、固体部材等の材料からできていてよい。発泡絶縁部材16は、装置10に断熱性及び防音性を付与するために、良好な断熱及び音響伝達損失特性を有することができる。発泡絶縁部材16の第2端部26は、ノッチ35によって画定することができる。他の実施形態では、発泡絶縁部材16の第1端部24及び第2端部26のうちの少なくとも一つは、少なくとも一つのノッチによって画定することができる。
圧縮されていない状態の発泡絶縁部材16の長さLは、第1及び第2フレーム部材12及び14の間の長さL1よりも長くなっている。第1及び第2端部24及び26の5度の角度28及び30を使用して、圧縮状態にある第1及び第2フレーム部材12及び14の間に発泡絶縁部材16を挿入することができる。発泡絶縁部材16の第1及び第2端部24及び26は圧縮状態で、第1フレーム部材12の閉じたC字形状部36と第2フレーム部材14の開いたC字形状部38の間に延在することができる。第1及び第2フレーム部材12及び14の間に圧縮状態で配置された発泡絶縁部材16の摩擦嵌合により、締結要素を使用せずに、発泡絶縁部材16を第1及び第2フレーム部材12及び14の間で適所に固定配置することができる。発泡絶縁部材16の第2端部26の前部40は、第2端部26の後部42よりもさらに圧縮することが可能である。他の実施形態では、発泡絶縁部材16の第1及び第2端部24及び26のうちの少なくとも一つの前部を、後部よりもさらに圧縮することができる。開いたC字形状部38のフランジ部44をノッチ35内に配置することができる。発泡絶縁部材16の第2端部26で、第2フレーム部材14の開いたC字形状部38の一部46のみを埋めることができる。別の実施形態では、発泡絶縁部材16の第2端部26で、第2フレーム部材14の開いたC字形状部38全体を埋めることができる。
図1Aは図1の実施形態のライン1A−1Aを切り取った断面図である。図1Bは図1の実施形態のライン1B−1Bを切り取った断面図である。図1A及び1Bに示すように、発泡絶縁部材16は凹形であってよい。発泡絶縁部材16の凹形により、締結要素を使用せずに、発泡絶縁部材16を第1及び第2フレーム部材12及び14の間に保持しやすくすることができる。他の実施形態では、発泡絶縁部材16は様々な形状、サイズ、及び構成であってよい。図1の実施形態に対して9g落下試験を行った。この落下試験により、発泡絶縁部材16はわずかに動いただけで第1及び第2フレーム部材12及び14の間で適所にほぼ留まることが分かった。
図2〜9は、本発明による装置の追加の実施形態を示し、装置はそれぞれ様々な形をした発泡絶縁部材を有している。図2〜9の各実施形態では、図1の実施形態に開示されているのと同等の形状及びサイズを有する第1及び第2フレーム部材の間に圧縮された状態で、様々な形状の発泡絶縁部材が配置されている。同様に、図2〜9の各実施形態においては、シャータイ、縦通材、及び外板は、図1の実施形態に開示されているシャータイ、縦通材、及び外板と等しい形状及びサイズを有している。このため、図2〜9の実施形態に関する説明は、様々な形状の発泡絶縁部材間の違いに焦点を当てる。
図2は、装置110の別の実施形態の部分側面図である。発泡絶縁部材116の第1端部124は、垂直面132に対して0度の角度128をなして垂直に配置されている。第1端部124はノッチ150によって画定することができ、ノッチ150にはシャータイ118のうちの一つを配置することができる。発泡絶縁部材116の第2端部126は、5度の角度をなす垂直面134に対して角度130を有することができる。発泡絶縁部材116の第2端部126によって、第2フレーム部材114の開いたC字形状部138の一部146のみを埋めることができる。発泡絶縁部材116の第2端部126の前部140は、第2端部126の後部142よりもさらに圧縮することができる。
図2Aは図2の実施形態のライン2A−2Aを切り取った断面図である。図2Bは図2の実施形態のライン2B−2Bを切り取った断面図である。図2A及び2Bに示すように、発泡絶縁部材116は、締結要素を使用せずに、発泡絶縁部材116を第1及び第2フレーム部材112及び114の間に保持しやすくするように、凹形であってよい。他の実施形態では、発泡絶縁部材116は様々な形状、サイズ、及び構成であってよい。図2の実施形態に対して9g落下試験を行った。この落下試験により、発泡絶縁部材116はわずかに動いただけで第1及び第2フレーム部材112及び114の間で適所にほぼ留まることが分かった。
図3は装置210の別の実施形態の部分側面図である。発泡絶縁部材216の第1端部224は、垂直面232に対して0度の角度228をなして垂直に配置される。第1端部224はノッチ250によって画定することができ、ノッチ250にはシャータイ218のうちの一つを配置することができる。発泡絶縁部材216の第2端部226は、5度の角度をなす垂直面234に対して角度230を有することができる。発泡絶縁部材216の第2端部226によって、第2フレーム部材214の開いたC字形状部238の一部246のみを埋めることができる。第2フレーム部材214の開いたC字形状部238のフランジ部244は、第2端部226のノッチ235に配置することができる。発泡絶縁部材216の第2端部226の前部240は、第2端部226の後部242よりもさらに圧縮することができる。
図3Aは図3の実施形態のライン3A−3Aを切り取った断面図である。図3Bは図3の実施形態のライン3B−3Bを切り取った断面図である。図3A及び3Bに示すように、発泡絶縁部材216は、締結要素を使用せずに、発泡絶縁部材216を第1及び第2フレーム部材212及び214の間に保持しやすくするように、凹形であってよい。図3の実施形態に対して9g落下試験を行った。この落下試験により、発泡絶縁部材216はわずかに動いただけで第1及び第2フレーム部材212及び214の間で適所にほぼ留まることが分かった。
図4は装置310の別の実施形態の部分側面図である。発泡絶縁部材316の第1端部324は、垂直面332に対して0度の角度328をなして垂直に配置される。第1端部324はノッチ350によって画定することができ、ノッチ350にはシャータイ318のうちの一つを配置することができる。発泡絶縁部材316の第2端部326は、5度の角度をなす垂直面334に対して角度330を有することができる。発泡絶縁部材316の第2端部326によって、第2フレーム部材314の開いたC字形状部338全体を埋めることができる。発泡絶縁部材316の第2端部326の前部340は、第2端部326の後部342よりもさらに圧縮することができる。
図4Aは図4の実施形態のライン4A−4Aを切り取った断面図である。図4Bは図4の実施形態のライン4B−4Bを切り取った断面図である。図4A及び4Bに示すように、発泡絶縁部材316は、締結要素を使用せずに、発泡絶縁部材316を第1及び第2フレーム部材312及び314の間に保持しやすくするように、凹形であってよい。図4の実施形態に対して9g落下試験を行った。この落下試験により、発泡絶縁部材316は全く動かずに第1及び第2フレーム部312及び314の間で適所に留まったことが確認された。
図5は装置410の別の実施形態の部分側面図である。発泡絶縁部材416の第1端部424は、垂直面432に対して0度の角度428をなして垂直に配置される。第1端部424はノッチ450によって画定することができ、ノッチ450にはシャータイ418のうちの一つを配置することができる。発泡絶縁部材416の第2端部426は、5度の角度をなす垂直面434に対して角度430を有することができる。発泡絶縁部材416の第2端部426によって、第2フレーム部材414の開いたC字形状部438全体を埋めることができる。第2フレーム部材414の開いたC字形状部438のフランジ部444は第2端部426のノッチ435に配置することができる。発泡絶縁部材416の第2端部426の前部440は、第2端部426の後部442よりもさらに圧縮することができる。
図5Aは図5の実施形態のライン5A−5Aを切り取った断面図である。図5Bは図5の実施形態のライン5B−5Bを切り取った断面図である。図5A及び5Bに示すように、発泡絶縁部材416は、締結要素を使用せずに、発泡絶縁部材416を第1及び第2フレーム部材412及び414の間に保持しやすくするように、凹形であってよい。図5の実施形態に対して9g落下試験を行った。この落下試験により、発泡絶縁部材416はわずかに動いただけで第1及び第2フレーム部材412及び414の間で適所に留まったことが確認された。
図6は装置510の別の実施形態の部分側面図である。発泡絶縁部材516の第1端部524は、垂直面532に対して12度の角度528をなして配置される。発泡絶縁部材516の第2端部526は、垂直面534に対して12度の角度530をなして配置される。発泡絶縁部材516の第2端部526によって、第2フレーム部材514の開いたC字形状部538の一部546のみを埋めることができる。発泡絶縁部材516の第2端部526の前部540は、第2端部526の後部542よりもさらに圧縮することができる。
図6Aは図6の実施形態のライン6A−6Aを切り取った断面図である。図6Bは図6の実施形態のライン6B−6Bを切り取った断面図である。図6A及び6Bに示すように、発泡絶縁部材516は、締結要素を使用せずに、発泡絶縁部材516を第1及び第2フレーム部材512及び514の間に保持しやすくするように、凹形であってよい。図6の実施形態に対して9g落下試験を行った。この落下試験により、発泡絶縁部材516は全く動かずに第1及び第2フレーム部材512及び514の間で適所に留まったことが確認された。
図7は装置610の別の実施形態の部分側面図である。発泡絶縁部材616の第1端部624は、垂直面632に対して0度の角度628をなして垂直に配置される。第1端部624は、2つのノッチ650及び651によって画定することができる。シャータイ618のうちの一つをノッチ650に配置することができる。発泡絶縁部材616の第2端部626は、5度の角度をなす垂直面634に対して角度630を有することができる。発泡絶縁部材616の第2端部626によって、第2フレーム部材614の開いたC字形状部638全体を埋めることができる。第2フレーム部材614の開いたC字形状部638のフランジ部644は第2端部626のノッチ635に配置することができる。発泡絶縁部材616の第2端部626の前部640は、第2端部626の後部642よりもさらに圧縮することができる。発泡絶縁部材616の前部652は切り取り領域654によって画定され、重量を緩和し、取り付けやすくすることができる。
図8は装置710の別の実施形態の部分側面図である。発泡絶縁部材716の第1端部724は、垂直面732に対して0度の角度728をなして垂直に配置される。第1端部724は、ノッチ750によって画定することができ、ノッチ750にはシャータイ718のうちの一つを配置することができる。発泡絶縁部材716の第2端部726は、5度の角度をなす垂直面734に対して角度730を有することができる。発泡絶縁部材716の第2端部726によって、第2フレーム部材714の開いたC字形状部738全体を埋めることができる。第2フレーム部材714の開いたC字形状部738のフランジ部744は、第2端部726のノッチ735に配置することができる。発泡絶縁部材716の第2端部726の前部740は、第2端部726の後部742よりもさらに圧縮することができる。発泡絶縁部材716の後部756は切り取り領域754によって画定され、重量を緩和し、取り付けやすくすることができる。
図9は装置810の別の実施形態の部分側面図である。発泡絶縁部材816の第1端部824は、垂直面832に対して5度の角度828をなして配置される。発泡絶縁部材816の第2端部826は5度の角度をなす垂直面834に対して角度830をなしていていよい。発泡絶縁部材816の第2端部826によって、第2フレーム部材814の開いたC字形状部838全体を埋めることができる。第2フレーム部材814の開いたC字形状部838のフランジ部844は、第2端部826のノッチ835に配置することができる。発泡絶縁部材816の第2端部826の前部840は、第2端部826の後部842よりもさらに圧縮することができる。発泡絶縁部材816の後部856は切り取り領域854によって画定され、重量を緩和し、取り付けやすくすることができる。
開示された実施形態は全て変形させることができる。例えば、発泡絶縁部材の第1及び第2端部の垂直面に対する角度は、第1及び第2端部のうちの一つが0度よりも大きい角度である限り、0〜15度の範囲で変化させることができる。同様に、発泡絶縁部材の第1及び第2端部における数、タイプ、構成、及びサイズを変えることができる。同じように、発泡絶縁部材の前部及び/又は後部における切り取り領域の数、タイプ、構成、及びサイズを変えることができる。さらに、発泡絶縁部材の第2端部によって、第2フレーム部材の開いたC字形状部を完全に埋めるか、あるいは開いたC字形状部の一部のみを埋めるかを変えることができる。加えて、発泡絶縁部材のサイズ、タイプ、配向性、及び構成を変えることができる。更に別の実施形態では、開示されたどの実施形態に対しても追加の変更を行うことができる。例えば、いずれかの実施形態の発泡絶縁部材を、テープで貼り付けされた及び/又は密封された強化ポリマー薄膜によって完全に覆うことができる。薄膜の摩擦係数により、発泡絶縁部材の自己支持位置が取りやすくなる。
図10は装置に絶縁部材を取り付ける方法960の一実施形態を示す図である。装置は、本明細書に開示されたどの実施形態を含んでもよい。ステップ962において、第1端部及び第2端部を有する発泡絶縁部材を供給する。第1及び第2端部のうちの少なくとも一つは、垂直面に対して0度を上回る角度をなして配置することができる。他の実施形態では、発泡絶縁部材は本明細書に開示されたどの実施形態を含んでもよい。別のステップ964では、発泡絶縁部材の第1及び第2端部は、断熱性及び防音性を装置に付与するために、装置の第1及び第2フレーム部材の間に配置することができる。圧縮状態にある第1及び第2フレーム部材の間に配置された発泡絶縁部材に起因する摩擦嵌合により、発泡絶縁部材は第1及び第2フレーム部材の間で適所に固定配置されることが可能である。
ある実施形態では、ステップ964は発泡絶縁部材の第1及び第2端部を、第1フレーム部材の閉じたC字形状部と第2フレーム部材の開いたC字形状部の間に延在させるステップをさらに含むことができる。さらに別の実施形態では、ステップ964はさらに、第2フレーム部材の開いたC字形状部を発泡絶縁部材の第2端部で埋めるステップを含むことができる。さらに別の実施形態では、ステップ964はさらに、第2フレーム部材の開いたC字形状部の一部のみを、発泡絶縁部材の第2端部で埋めるステップを含むことができる。更なる実施形態では、ステップ964はさらに、発泡絶縁部材の第1及び第2端部のうちの少なくとも一つの前部を後部よりもさらに圧縮させるステップを含むことができる。
本発明の一以上の実施形態は、装置の第1及び第2フレーム部材の間に、締結要素の補助を使用しない、標準の振動及び機械的衝撃荷重下(すなわち、硬着陸応力)の両方における自己支持性を有する低密度発泡絶縁部材を提供することができる。これにより、装置の重量が軽減し、組立時間が縮小され、費用が削減され、及び/又は一以上の既存の装置の一以上の他の問題を削減することができる。
当然ながら、上述した内容は、本発明の実例となる実施形態に関連するものであり、後述の請求項に記載するように、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく変更することが可能である。

Claims (13)

  1. 外板と、外板に結合され外板に沿って長手方向に延在する縦通材とを有する航空装置であって、
    縦通材及び外板に結合され、外板に沿って外板及び長手方向に垂直な垂直面の方向に延在し、各々が垂直面に平行な表面を有する第1及び第2フレーム部材と、
    前部及び後部を含む第1及び第2端部を有する発泡絶縁部材であって、圧縮されていない状態で、発泡絶縁部材の長さは第1及び第2フレーム部材の間の長さよりも長く、かつ、前部から後部に向かって発泡絶縁部材に入り込む方向に第1及び第2端部のうちの少なくとも一つが垂直面に対して0度よりも大きい角度を有した、航空装置に断熱性及び防音性を付与する発泡絶縁部材と
    を備え、
    後部が前部よりも外板に近い向きで、第1及び第2端部がそれぞれ第1及び第2フレーム部材に接触することにより、発泡絶縁部材が圧縮状態で第1及び第2フレーム部材の間に延在し、第1及び第2端部のうちの少なくとも一つの前部を後部よりもさらに圧縮した圧縮状態で第1及び第2フレーム部材の間に配置された発泡絶縁部材に起因する摩擦嵌合により、発泡絶縁部材が第1及び第2フレーム部材の間で適所に固定配置される、
    航空装置。
  2. 発泡絶縁部材が、第1フレーム部材の閉じたC字形状部と第2フレーム部材の開いたC字形状部との間に延在する、請求項1に記載の航空装置。
  3. 第1及び第2フレーム部材がシャータイに取り付けられている、請求項1に記載の航空装置。
  4. 発泡絶縁部材の密度が、1立方メートル当たり6.4キログラムよりも低い、請求項1に記載の航空装置。
  5. 発泡絶縁部材の第1及び第2端部が、それぞれ垂直面に対してほぼ0〜15度の範囲の角度をなして配置され、前記角度のうちの少なくとも一つが少なくとも3度である、請求項1に記載の航空装置。
  6. 発泡絶縁部材が前部及び後部を有し、前部及び後部のうちの少なくとも一つが切り取り領域によって画定されている、請求項1に記載の航空装置。
  7. 発泡絶縁部材が薄膜によって覆われている、請求項1に記載の航空装置。
  8. 外板と、外板に結合され外板に沿って長手方向に延在する縦通材とを有する航空装置において、
    縦通材及び外板に結合され、外板に沿って外板及び長手方向に垂直な垂直面の方向に延在し、各々が垂直面に平行な表面を有する第1及び第2フレーム部材をさらに備えた航空装置に絶縁材を取り付ける方法であって、
    前部及び後部を含む第1及び第2端部を有する発泡絶縁部材であって、圧縮されていない状態で、発泡絶縁部材の長さは第1及び第2フレーム部材の間の長さよりも長く、かつ、前部から後部に向かって発泡絶縁部材に入り込む方向に第1及び第2端部のうちの少なくとも一つが垂直面に対して0度よりも大きい角度を有した、航空装置に断熱性及び防音性を付与するための発泡絶縁部材を供給するステップと、
    後部が前部よりも外板に近い向きで、第1及び第2端部がそれぞれ第1及び第2フレーム部材に接触させることにより、第1及び第2フレーム部材の間に圧縮状態で発泡絶縁部材を配置するステップであって、第1及び第2端部のうちの少なくとも一つの前部を後部よりもさらに圧縮した圧縮状態で第1及び第2フレーム部材の間に配置された発泡絶縁部材に起因する摩擦嵌合により、発泡絶縁部材が第1及び第2フレーム部材の間で適所に固定配置されるステップと
    を含む方法。
  9. 配置するステップが、発泡絶縁部材を、第1フレーム部材の閉じたC字形状部と第2フレーム部材の開いたC字形状部との間に延在させるステップをさらに含む、請求項に記載の方法。
  10. 第1及び第2フレーム部材がシャータイに取り付けられている、請求項に記載の方法。
  11. 発泡絶縁部材の密度が、1立方メートル当たり6.4キログラムよりも低い、請求項に記載の方法。
  12. 発泡絶縁部材の第1及び第2端部が、それぞれ垂直面に対してほぼ0〜15度の範囲の角度をなして配置され、前記角度のうちの少なくとも一つが少なくとも3度である、請求項に記載の方法。
  13. 発泡絶縁部材の第1及び第2端部のうちの少なくとも一つが、少なくとも一つのノッチによって画定されている、請求項に記載の方法。
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