JP6245998B2 - 航空機の消火設備および航空機 - Google Patents
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Description
消火ノズルには、設置部材の裏側に敷設された消火配管が接続される。
万一、区画内に持ち込まれた物品が爆発すると、爆風に伴う荷重が設置部材を介して骨組に伝達される。その荷重と、各拘束箇所における拘束力が作用し合うので、骨組に拘束された消火配管の複数の箇所が相対変位しうる。
消火配管は、複数の拘束箇所で支持構造に拘束され、複数の拘束箇所の少なくとも一部には、消火配管を保持し、支持構造に設けられる保持具が用いられる。
そして、本発明は、(1)保持具が、消火配管の外周を保持する保持部と、消火配管を離脱させることが可能な離脱部とを備えること、および(2)保持部に設けられる離脱部は、消火配管と支持構造とを相対変位させる所定の大きさを超える力が生じると、消火配管を離脱させるように構成されていることを特徴とする。
したがって、消火配管が破損することなく、爆発が生じた後においても消火機能を担保することができる。
そうすると、爆発等に伴う荷重により、支持構造に追従して設置部材から離れる向きに変位する保持具から、消火配管を設置部材側へとスムーズに離脱させることができる。
保持部の弾性力のみによって消火配管を保持することもできるが、上記のように保持部としてクランプを採用すると配管の保持力をコントロールし易い。そのため、材料選択が容易となる。
カバーの内周部により、第1クランプ要素および第2クランプ要素の間で消火配管が締め付けられたり、消火配管が加振された際に、消火配管を摩耗、損傷から保護することができる。
また、カバーの外周部と内周部との間に第1、第2クランプ要素が挟み込まれるので、カバーが脱落することなくクランプに保持される。
ここで、上記の消火設備は、航空機に形成されるいずれの区画の消火に用いるものであってもよい。
特に、荷物に紛れて爆発物が持ち込まれる可能性が高い区画である荷物室を消火するために好ましく用いることができる。
本発明によれば、上述した消火設備と同様の作用および効果を得ることができる。
本実施形態では、航空機の荷物室(カーゴルーム)内の火災を消火する消火設備を例示する。
〔胴体の構造〕
図1に示す荷物室11は、航空機の円筒状をした胴体の後部に配置される。
その胴体の構造は、胴体の骨組を構成する複数のフレーム12および複数のストリンガ13と、胴体の外表面を形成するスキン(図示しない)とを含んで構成される。
フレーム12は、円環状に形成され、前後方向に間隔をおいて配置される。
ストリンガ13は、各フレーム12に対して直交するように前後方向に延びており、スキンの裏側に設けられる。ストリンガ13は、フレーム12の外周に、所定の間隔をおいて配置される。
フレーム12の外周には、ストリンガ13を通すための凹部120(図3)が形成される。この凹部120の近傍でフレーム12とストリンガ13とが組み付けられる。
これらのフレーム12およびストリンガ13は、後述する消火配管18を支持する支持構造10として機能する。
支持構造10の内側には、荷物室11の壁・天井用のライナ14(図2、図3)と、荷物室11の床用のライナ15(図1)と、荷物室11の前端および後端にそれぞれ位置するライナ(図示しない)が設けられる。これらのライナは、裏側から支持構造10により支持されており、荷物室11の室内空間(区画)を形成する。
これらのライナは、所定の耐火性を有する材料から形成される。本実施形態のライナは、ガラス繊維を含有する繊維強化樹脂(GFRP;Glass Fiber Reinforced Plastics)から形成される。
荷物室11内の火災を消火する消火設備20は、図2に示すように、消火剤の供給源である高圧タンク16Aおよび低圧タンク16Bと、消火剤を荷物室11内へと噴射する複数のノズル装置17と、タンク16A,16Bから各ノズル装置17へと消火剤を供給する消火配管18とを備える。
高圧タンク16Aおよび低圧タンク16Bには、ハロン1301、ハロン1211、ハロン2402等のハロン系消火剤や、HFC−227ea、HFC−23等のハイドロフルオロカーボン系消火剤などが封入される。高圧タンク16A内の消火剤の圧力は、低圧タンク16B内の消火剤の圧力よりも高い。高圧タンク16Aは急速に消火剤を供給し、初期消火を図るために用いられ、低圧タンク16Bは、高圧タンク16Aよりも長時間、消火剤を継続して供給し、消火を完了するために用いられる。
これらのタンク16A,16Bは、荷物室11の後方に位置する防火壁(図示しない)と、防火壁よりも後方に設けられる与圧隔壁(図示しない)との間に設置される。
ノズル装置17は、本実施形態では6つある。これらのノズル装置17は、ライナ14の天井部分において、前後方向に3つ、左右方向に2つ、合計で6つが所定の間隔をおいて配列される。左側に位置するノズル装置17と、右側に位置するノズル装置17との間に、天井部分のセンターラインCL(12時位置)が設定される。
各ノズル装置17は、ライナ14に形成された開口を介して荷物室11内に向けて消火剤を噴出するノズル171(図3)と、ライナ14の裏側に設けられるとともにノズル171に組み付けられるノズルパン172とを備える。
消火配管18は、ライナ14の裏側に配置される。ライナ14は、複数のパネル141に分割して形成されており、これらのパネル141が支持構造10の内側に円弧状に設置される。
消火配管18は、後端側がタンク16A,16Bに接続されるとともに、ライナ14の外周に沿って前側へと延出する第1配管21と、第1配管21からノズル装置17に向けて分岐する複数(ここでは3つ)の第2配管22とを備える。
第1配管21は、図2に一点鎖線で示すストリンガ13に沿って延出する。第1配管21は、隣り合うフレーム12とフレーム12との間でストリンガ13により支持されており、フレーム12と干渉する部分はフレーム12の下側をくぐるように曲げて形成される。
第2配管22は、図2に二点鎖線で示すフレーム12に沿って延出する。第2配管22は、図3に示すように、隣り合うストリンガ13とストリンガ13との間でフレーム12により支持される。
また、第2配管22(22A,22B,22C)も、長さ方向の複数箇所で、それぞれ、フレーム12(12A,12B,12C)に拘束される。
さらに、第2配管22はそれぞれ、ノズル171に固定されているので、ノズル171およびノズルパン172を介してライナ14にも拘束される。
第1配管21を拘束する箇所、および第2配管22を拘束する箇所は、適宜定められる。拘束箇所のピッチを調整することにより、共振を避けるために適した固有振動数に設定することができる。
本実施形態では、上記の拘束箇所のいずれにもクランプ30が用いられる。
以下、図4(a)(b)を参照し、フレーム12に消火配管18(ここでは第2配管22)を拘束するクランプ30を例にとり説明する。
クランプ30は、フレーム12に設けられたブラケット23に締結され、消火配管18を保持する。
ブラケット23は、板状に形成され、フレーム12の鉛直方向に沿った壁12aにリベット25等で締結されると、壁12aの下端から下方に向けて突出する。ブラケット23の突出した部分には、孔230が形成され、ブラケット23の裏側には、孔230に対応するナット231が設けられている。
孔230に通されるボルト36とナット231とにより、クランプ30の一端側を締め付ける締付手段が構成される。
第1、第2クランプ要素31,32は、配管を保持するために必要な所定の強度を有する材料、例えば金属や樹脂、繊維強化樹脂などから形成されており、保持部として機能する。金属材料としては、例えば、鉄を含む合金材料、ニッケルを含む合金材料、鉄およびニッケルを含む合金材料、ニッケル、鉄、およびクロムを含む合金材料、アルミニウム合金、チタン合金などを好適に用いることができる。
第1、第2クランプ要素31,32は所定の耐熱性を有することが好ましい。
本実施形態のクランプ要素31,32は、アルミニウム合金から形成される。
第1クランプ要素31とは別体である第2クランプ要素32は、円弧状のホルダ32Aと、ホルダ32Aの一端(A端)側にホルダ32Aの接線方向とは交差する方向に連なる板状のタブ32Bとを有する。
タブ31B,32B同士、ホルダ31A,32Aの他端(B端、開放端38)同士をそれぞれ対向させると、クランプ30は全体として略P字状を呈する。
内周部331は、ホルダ31A,32Aの間で消火配管18が締め付けられて傷付くことを防止する。
内周部331は、ホルダ31Aの開放端38とホルダ32Aの開放端38との間を除く内周面の全体に設けられる。
内周部331の内側には、消火配管18が通される略円形のスロット37が形成される。
外周部332は、ホルダ31A,32Aの幅方向両側に設けられる。
カバー33は所定の耐熱性を有することが好ましい。
カバー33は、第1クランプ要素31に対応するピースと第2クランプ要素31に対応するピースとの二体により構成されていて、クランプ30に容易に装着可能となっている。
なお、カバー33は、クランプ要素31,32とは別途成形された部材に限らず、クランプ要素31,32に対するコーティングにより形成された被膜であってもよい。
そして、タブ31B,32Bに形成された孔35と、ブラケット23の孔230とにボルト36を通す。そして、ブラケット23の裏側のナット231とボルト36とを締め付けると、第1、第2クランプ要素31,32により消火配管18が締め付けられてホルダ31A,32Aの間に拘束される。
このとき、第1クランプ要素31の開放端38および第2クランプ要素32の開放端38は、クランプ30の下端に位置し、ライナ14に対向する。
本実施形態の消火設備20は、図示しない火災検知装置により、荷物室11内で火災が発生したことが検知されると自動的に作動する。
消火設備20は、まず、高圧タンク16Aのバルブを開き、消火配管18を通じて各ノズル装置17に消火剤を急速に供給する。次に、消火設備20は、低圧タンク16Bのバルブを開き、各ノズル装置17に消火剤を継続して供給する。
ノズル装置17のノズルから消火剤が噴射されることにより、荷物室11内の消火剤の濃度が高まり、消火剤によって燃焼反応が阻害されるので、消火に至る。
ところで、荷物室11には、荷物に紛れて爆発物が持ち込まれるおそれがある。その爆発物が爆発すると、爆風による衝撃荷重がライナ14に作用する。この荷重は、図6に矢印で示すように、荷物室11の径方向内側から外側へと、ライナ14を押し上げる向きに作用すし、ライナ14を支持する支持構造10にも伝達される。
ここで、爆発時の荷重と、支持構造10やライナ14に消火配管18を拘束する拘束力との相関により、消火配管18の各拘束箇所には異なる向きや大きさの力が作用しうる。
その場合に、二以上の拘束箇所の間で相対変位が生じて消火配管18に過大な応力が作用することを避けるために、クランプ30は消火配管18の拘束を解除する。
爆発時の荷重が、図5に示す拘束箇所ではフレーム12を上方に変位させる向きに作用する一方、他の拘束箇所における拘束力により、第2配管22をその場に留める力が作用するとする。他の拘束箇所とは、例えば、第2配管22に接続された第1配管21がクランプ30によりストリンガ13に拘束される箇所である。また、ライナ14に設けられたノズルパン172が組み付けられたノズル171に、第2配管22が固定される箇所も該当する。
以上により、消火配管18が曲がったり折れたりすることなく、爆発が生じた後でも、消火機能を担保することができる。
したがって、爆発に続いて生じうる火災にも有効に対処できる。
クランプ30から離脱した消火配管18は、離脱した箇所とは別の拘束箇所でストリンガ13やフレーム12により支持される。あるいは、ノズル171およびノズルパン172を介してライナ14によっても支持される(図6)。
ただし、図4(a)に一点鎖線の矢印および二点鎖線の矢印で示すように、クランプ30の下端から一方にシフトした位置(一点鎖線の矢印)、または他方の側にシフトした位置(二点鎖線の矢印)に、開放端38,38の位置が設定されることも許容される。その場合でも、フレーム12やストリンガ13に追従して変位するクランプ30から消火配管18をライナ14側へと離脱させることができる。
本実施形態のクランプ30は、爆発時に第1、第2クランプ要素31,32が塑性変形することで消火配管18を離脱させるが、弾性域の範囲で変形することで消火配管18を離脱させるクランプを採用することも可能である。
その場合、試験やシミュレーションによる爆発時の荷重、各拘束箇所における拘束力の解析結果に基づいて、消火配管と支持構造とを相対変位させる過大な力が生じやすい拘束箇所に、クランプ30を用いることが好ましい。そして、残りの拘束箇所には、消火配管18を離脱させない通常のクランプを用いることができる。
クランプ40は、フレーム12またはストリンガ13に設けられるL字状のブラケット24に締結される。
ブラケット24は、フレーム12やストリンガ13の鉛直方向に沿った壁12aに設けられる第1片241と、第1片241に対して屈曲し、水平方向に延出する第2片242とを有する。
したがって、フレーム12やストリンガ13がライナ14から離れる向きに変位すると、フレーム12やストリンガ13に追従するクランプ40から消火配管18をライナ14側へとスムーズに離脱させることができる。
また、ブラケットは必要に応じて用いればよく、クランプ30,40のタブがフレーム12の壁12aやストリンガ13の壁にボルトやリベットで固定されていてもよい。
例えば、図7(b)に示すように、第1配管21の左右両側にそれぞれ、第2配管22を接続することもできる。
また、消火配管18が、二以上の第1配管21を含んで構成されていてもよい。
また、本発明は、航空機の荷物室の他に、例えば、航空機のエンジンを収容するエンジン室や、補助動力装置を収容する補助動力装置室など、航空機が備える各種の区画の消火設備にも適用することができる。
さらに、本発明は、航空機に限らず、例えば、船舶、鉄道、建物などの各種区画の消火設備にも適用することができる。
例えば、第1クランプ要素31と第2クランプ要素32とが締付手段により締め付けられる側において連続していてもよい。
また、第1クランプ要素31の開放端38の位置と第2クランプ要素の開放端38の位置が図4の紙面直交方向にシフトしていて、かつ、それら開放端38,38がクランプの周方向において重なり合っていてもよい。
図8(a)のクランプ50では、第1クランプ要素31のホルダ31Aとタブ31Bとが離脱部としての薄肉部51により連結されている。同様に、第2クランプ要素32のホルダ32Aとタブ32Bとが離脱部としての薄肉部51により連結されている。これらの薄肉部51は、クランプ50において上下方向に沿った部分に形成される。
図8(b)のクランプ50では、第1クランプ要素31のホルダ31Aにおいて上下方向にほぼ沿った部分に離脱部としての薄肉部51が形成される。同様に、第2クランプ要素32のホルダ32Aにおいて上下方向にほぼ沿った部分に離脱部としての薄肉部51が形成される。
支持構造53と配管52とを相対変位させる力が働く向きに沿って薄肉部51が配置されていると、破断が主として引張力により起こる。そうすると、例えばクランプ50の下端の位置に薄肉部51が設けられておりせん断、引張の複合的な力により薄肉部51が破断する場合と比べ、配管52の保持力および破断させる力に関して、所望の強度にコントロールし易い。
保持具60は、配管52の外周を保持するC字状の保持部61と、配管52を離脱させることが可能な離脱部62とを備える。
保持部61は、バネ性を有する金属や樹脂から形成されており、弾性力により配管52を保持する。
保持部61は、上端に取付部63を有しており、取付部63によって支持構造53に取り付けられる。
保持部61は、取付部63の位置から両側に、下方に向けて円弧状に延びている。
保持部61の内周および外周には、樹脂から成形されたカバー部材や被膜を設けることができる。特に内周側には、配管52を摩耗、損傷から保護するためにカバー部材や被膜を設けることが好ましい。
離脱部62は、保持部61の両端(開放端61A,61B)の間に位置する。
保持具60は、1つの部品(保持部61)から簡素に構成されるため、重量、組立工数を抑える点で有利である。
11 荷物室(区画)
12 フレーム
12a 壁
13 ストリンガ
14 ライナ(設置部材)
15 ライナ
16A 高圧タンク
16B 低圧タンク
17 ノズル装置
18 消火配管
20 消火設備
21 第1配管
22 第2配管
22a 継手
23,24 ブラケット
25 リベット
30,40 クランプ
31 第1クランプ要素(保持部)
31A ホルダ
31B タブ
32 第2クランプ要素(保持部)
32A ホルダ
32B タブ
33 カバー
35 孔
36 ボルト
37 スロット
38 開放端(B端)
50 クランプ
51 薄肉部
52 配管
53 支持構造
60 保持具
61 保持部
61A,61B 開放端
62 離脱部
63 取付部
120 凹部
141 パネル
171 ノズル
172 ノズルパン
230 孔
231 ナット
241 第1片
242 第2片
331 内周部
332 外周部
CL センターライン
Claims (8)
- 航空機の区画を形成する設置部材に設けられる消火ノズル装置と、
前記設置部材を裏側から支持する支持構造に設けられ、前記消火ノズル装置へと消火剤を供給する消火配管と、を備え、
前記消火配管は、複数の拘束箇所で前記支持構造に拘束され、
前記複数の拘束箇所の少なくとも一部には、前記消火配管を保持し、前記支持構造に設けられる保持具が用いられ、
前記保持具は、
前記消火配管の外周を保持する保持部と、
前記消火配管を離脱させることが可能な離脱部と、を備えるとともに、
前記保持部に設けられる前記離脱部は、前記消火配管と前記支持構造とを相対変位させる所定の大きさを超える力が生じると、前記消火配管を離脱させるように構成されている、
ことを特徴とする航空機の消火設備。 - 前記離脱部は、
前記保持具において前記設置部材に対向する位置に形成される、
ことを特徴とする請求項1に記載の航空機の消火設備。 - 前記保持部は、
前記消火配管を間に保持する第1クランプ要素および第2クランプ要素を備え、
前記第1クランプ要素および前記第2クランプ要素の各々は、締付手段により締め付けられるA端と、前記A端とは反対側に位置するB端とを有し、
前記離脱部は、
前記第1クランプ要素のB端と前記第2クランプ要素のB端との間に形成される、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の航空機の消火設備。 - 前記保持部は、
前記第1クランプ要素および前記第2クランプ要素に設けられるカバーを備え、
前記カバーは、
前記第1クランプ要素および前記第2クランプ要素の内周を覆う内周部と、
前記内周部から前記第1クランプ要素および前記第2クランプ要素の外周側へと連続する外周部と、を有する、
ことを特徴とする請求項3に記載の航空機の消火設備。 - 前記保持部は、
前記消火配管の外周に沿ってC字状に形成され、弾性力により前記消火配管を保持する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の航空機の消火設備。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載の航空機の消火設備を備える、
ことを特徴とする航空機。 - 前記区画は、荷物を収容する荷物室である、
ことを特徴とする請求項6に記載の航空機。 - 航空機の区画を形成する設置部材を裏側から支持する支持構造に設けられる配管を備える配管構造であって、
前記配管は、複数の拘束箇所で前記支持構造に拘束され、
前記複数の拘束箇所の少なくとも一部には、前記配管を保持し、前記支持構造に設けられる保持具が用いられ、
前記保持具は、
前記配管の外周を保持する保持部と、
前記配管を離脱させることが可能な離脱部と、を備えるとともに、
前記保持部に設けられる前記離脱部は、前記配管と前記支持構造とを相対変位させる所定の大きさを超える力が生じると、前記配管を離脱させるように構成されている、
ことを特徴とする航空機の配管構造。
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