JPS60502196A - 弾性板状部材の露出した表面の除氷方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 弾性的に変形し得る板状部材 の除氷方法および装置 技術分野 この発明は除氷にそして特に排他的ではないが航空機の表面構成要素の除氷に関 するものである。

ここで用いる用語“氷”同種の表現は主としてしかも排他的ではなく固体状態の 水を意味するものと解されるべきである。この発明は例えばプロセスプラントの 壁面に結晶物質の層が形成されること（これはに２機の表面構成要素上における 氷の付層と同等である）によって動作が妨げられるある工業的プロセスに応用さ れ得る。

背景技術 英国特許出願第２１０５５２０Ａ号には、電気・機械的航空機除氷装置が開示さ れており、それにおいては眠気コイルが除氷すべき表面に追従スＲ−ス層を介し て固定された金＾板内に電気・磁気インパルスを誘導する。

この除氷装置は、高電圧、高エネルギの特殊な目的のコンデンサおよび必要な高 ′鑞圧で作動しかつ短かい期間の間に大きな電流を処理するサイリスタやダイオ ードのような構成要素を用いる必要がある。高電圧は電気絶縁、重量および空間 の要求に関して困難性を生じる。これらのいずれも航空機には望ましくなく、そ してこの発明の一つの目的は、除氷のために従来提案のものより低い電圧を使用 することにある。

英国特許明細書簡１２２２１５１号および同第１３６９３５０号には英国特許出 願第２１０５５２０Ａ号のものと同じように航空機の外装内に電気・磁気インパ ルスを誘導させることが提案されている。

発明の開示 この発明の第１の特徴によれば、　１９弾柱板状部材に力を加えてゆるんだ状態 から弾性的に負荷さｎた状態に相対的にゆっくりと変位させること：０．上記力 を急に除去して板状部材を相対的に速い変位連層でゆるんだ状態に戻し板状部材 を除氷すること；および１１１、除氷の要求される間中上記工程（１）、ＣＩ＋ ）を繰返すことから成る弾性板状部材の露出した表面を除氷する方法が提供され る。

この発明の第２の特徴によれば、弾性板状部材に力を加えてゆるんだ状態から弾 性的に負荷された状態へ相対的にゆっくりと変位させる装置と、上記力を急に除 去して相対的に速い変位速度でゆるんだ状態に戻させ板状部材を除氷させる装置 と、除氷の要求されている間上記力の印加と除去とを繰返して行なわせる装置と を有する弾性板状部材の露出した表面を除氷する装置が提供される。

アクチュエータは有利には鉄心人りンレノイドである。鉄心の運動を制御する手 段は以下に例示するようにこの発明の実施例と共に変わる。

氷は、加えられた機械的力の作用のもとで、ゆるんだ状態から離れて板状部材の たわみによるより力の除去に続く板状部材の突然のゆるんだ運動により板状部材 の露出した表面から除去されることが認められる。

また相対的に長い時間にわたって徐々にたわみ力を加えることにより′板状部材 の突然の衝撃的なたわみを生じさせるのに必安な昼電圧の代りに低電圧を用いる ことができることが認めら扛るっ 通常、この発明の使用において、航空機には多数のアクチュエータが取付けられ る。単一致状部材において一つ以上のアクチュエータが作動するときには、アク チュエータの動作を互いに衝突させずに相補させる装置が設けられる。

望ブしくけ、除水性能をモニタして相補しそして故障を検出するフィードバンク 要素が設けられ得る。フィードバック要素としてはアクチュエータにおける圧力 センナ、アクチュエータにおける電流のセンサおよび板状部材の変位を測定する ひずみセンサが有用である。

このような用意を行なうのに十分な高い信頼性が要求される場合には、装置の構 成要素を二重に設けることが提案される。

この発明の装置は、航空機に通常設けられるものを包含する範囲内の電圧によっ て駆動される。この装置は比較的僅かなエネルギを使用し、そしてアクチュエー タが短かい時間の間だけ電流を消費するので使用の際のウオームアツプ時は無視 でさる程度である。この装置は従来提案のものより構成要素か非常に少なくてよ く、シかも高い信頼性および低い重賞およびコストをもたらす。これらにより飢 窒模に用いるのに上述の従来提案のものより一層適している。

図面の簡単な説明 以下この発明の実施例を例として姫附図面を参照して説明する。

第１図はソレノイドアクチュエータの鉄心の長手方向軸線を通る断面図であり； ＠２図は除氷すべき部材に運動を伝達する仕方の一つを概略的に示す同様なアク チュエータの横断面図であり； 第３図はアクチュエータの動作を制御する装置の概略線図であり、また 第４図はアクチュエータへの電流を変える別の回路の線図である。

発明を実施するための形態 第１図を参照すると、ソレノイドアクチュエータは符号１で示されている。この アクチュエータ１Ｖｉ、アクチュエータ内に軸方向に配置した耐食性の非磁性ビ ン１０のヘッドを構成する突出したステンレス鋼製の押しヘッド２を備えている 。ビン１０の肩部１１とねじ封油部分１３１Ｃおける保持ナツト１２との間には 、可動部分１４と静止部分１５と上記二つの部分を互いに離れる方向に強制する 圧側ばね１６とから成るソレノイドの軟鉄心が支持されている。可動部分は符号 １７で示すようにビン１０のねじ付部分１３とねじ係合されている。逆に、ビン １０ｉ；Ｊ：肩部１１と圧扁ばね１６の動作ｒよる強制の範囲内で静止部分に沿 って摺動できる。

軟鉄心の凍わシにはアクチュエータコイル２０が設けられ、このアクチュエータ コイル２０には導線２１を介して電流が供給され、そしてコイル２０の一端には 小さな故障検出器サーチコイル２２が設けられ、このコイル２２には導＠２６が 接就されている。

コイル２０．２２はアクチュエータの通常円筒状のハウジング２４内に直接配置 されており、このハウジング２４に鉄心の静止部分１５がねじ係合されている。

コイル２０．２２内には非金属材料この実施例では黄銅の薄い管３５が挿置され ており、この管３５の一端は静止部分１５に固定されている。黄銅管３５の他端 ２７に浴って可動部分１４が摺動する。管３５はハウジング２４０円筒状表面２ ８Ｖ′３に嵌合している。

アクチュエータハウジング２４１−ｊ：航２４９の薄い外装の部分である弾性板 部材２５に隣接して航空機構造体にそれの作用に適した堅固さで取付けらしる。

押しヘッド２が位置する板部材２５の領域において押しヘッド２に対向した板部 材２５にステンレス銅製の保護板６が接合さ扛ている。

アクチュエータは、押しヘッド２がソレノイドの涌努時に偏向した板部材２５が 自由に振動できるように十分な量保護板３から離れるように取付けられる。この 量は弾性板部材２５の特注に関係し、そして代表的には２寵である。保護板３０ 目的は、押しヘッド２と板部材２５との直接接触によってアクチュエータの使用 時に生じ得る板部材２５における全ての局部的な高い応力を避けることにある。

ソレノイドの性能特性はこの発明のあらゆる応用の状況に適するように選択され るが、理想的要求は、可動部すなわち押しヘッド２とビン１０．および鉄心の可 動部分１４とロックナツト１２とロック座金２９の慣性並びに押しヘッド２が板 ３と接触するときの速度が各々衝撃応力を最小にするようにすることにある。

代表的には、全体アクチュエータの重電は約１１Ｉ４であり、また可動部の重量 は約６０Ｏｆである。最高アーマチュア速度は代表的には約１韮／Ｓである。

ソレノイドの制御装置は、接触後、ソレノイドが要求された力を発生しそれによ り薄い板部材２５の要求されたたわみを達成するように配列される。ソレノイド の制、御装置はソレノイドをしゃ断して、ばね１６により押しヘッド２を板３か ら離れさせる。その結果、板部材２５は減衰振動を受けゆるんだ状態に戻り、振 動の形態は固有の自然振動数および板部材と付着した氷の減衰時性に関係する。

当業者にはよく知られているように、ソレノイドの構造および動作は任意の特殊 な温度および撮動条件に合わせて最適にされる。

外装パネルの領域の完全な除氷を行なうために、多数のソレノイドが設けられ得 、各ソレノイドはシーケンスに従って付勢するために選択さｎｌそのようなシー ケンスは例えば従来の提案された電機的除氷方法で用いられたシーケンスで適当 に制御される。

第２図に示す装置は、外装パネル２５が図示したような構造であシ得る別の部材 または別の薄い外装パネルに平行または角度を成している場合に有用であり得る 。結合ロッド３０，３１．３２はそれぞれ保護板３．他の部材３３および押しヘ ッド２にそしてビンジヨイント３４で互いに固定されている。アクチュエータ１ の作動によって生じる結合ロンドロ０における張力は押しヘッド２における張力 より大きく、そして図示装置は長いストローク・低い力特性をもつソレノイドを 使用することができ、従って設計および設置の基準に関してソレノイドおよび組 合さった構造体の製作変更範囲に制限はない。

図示してないが変形においては、ソレノイドアクチュエータに、リンク３０に張 力を与えることになるがビンジョイントラ引くのではなく押すように構成され得 る。

アクチュエータを板部材２５に結合するリンクすなわち結合ロッドはたわみ線ケ ーブルのような糧々の形式とすることができ、このケーブルにソレノイドアクチ ュエータの押しヘッドがケーブルの走行する滑車を介して結合されることが認め られる。

第３図には閉ループ制御装置を示してそｎの構成および動作原理はそれ自体は当 業者にはよく知られている。図示例では、除氷すべき外装２５に取付けられた変 位変換器４０は線４１を介して作動制御装置４２に信号を伝送し、作動制御ユニ ット４２は入力４６から線４４を介してアクチュエータ１へ給゛醒するように作 用する。作動制御装置４２は、押しロッド２が構造上の形状１周囲の状態や電力 供給の変化によって影響されずに外装２５の要求された変位を保証する力だけを 発生することを保証する。さらに、閉ループ制御装置は数学的微分または積分に よってフィードバック信号データを処理でき、応答の速度、正確性、安定性を改 善したり、或いはこ扛らの特徴の最適な組合せを達成できる。

第３図には、外装２５の所望のたわみの得られる筐でセロから直線状に増大する 初期電流および従って機械的力を発生するようにソレノイドの主巻線における電 流の要求された変動を得るための作動制御ユニット４２の第１実施例を示す。ソ レノイド１が作動するように要求されると、トランジスタＴ１　は、直線状に増 大する信号電圧Ｓを論理回路４９から線５０を介してベース結線４５に印加する ことによって無段階的に一層導通される。増大する電流が電源４３からトランジ スタＴ１　を介してソレノイド巻線２０に流れる。フィードバック装置４０によ って所望のたわみが感知されると、論理回路４９は線５０における信号電圧を急 速に上目にすることによって電流をセロに減少でせ、トランジスタＴ１　を非導 通にさせる。装置の代表的な応用では、電流は２秒の期間にわたって直線状に増 大し、そしてその後実質的に瞬時的にセロになる。

第３図にはまた故障検出目的のためのフィードバック信号の使用について例示し ている。特に、圧力フィードバック信号は線４６′ｆ、介してアクチュエータ１ から取り出されそして故障検出装置（図示してない）に供給される。

第４図には、小さな初期電流値を発生するようなソレノイドの主巻線２０の電流 の要求された変動および従って遅延の後、外装２５の所望のたわみを得るため要 求された時間の閾電流の高い値へのステップ状増大を得るための作動制御ユニッ ト４２の第２実施例を示す。従って、ソレノイド１が作動するように要求される と、トランジスタＴ１　は作動制御論理回路４９から線５０を介してベース結線 に信号電圧を印刀口することによって導通される。電源４３からの′電流はトラ ンジスタＴ１　および抵抗Ｒｉ介してソレノイド巻線２０へ流れる。作動制御論 理回路４９のプログラムで決する遅延の後、トランジスタＴ２は論理回路４９か ら線５１を介してベースに信号電圧を印加することによって導通される。゛鑞源 ４６からの電流はトランジスタＴ２　を遇って直接ソレノイド巻線２０に諷れる 。こねにより外装２５にステップ状力が加えられる。作動制御論理回路４９で決 まる別の遅延の後、線ｓｏ、ｓ１における電圧信号は両方ともゼロに減少され、 それで両トランジスタ’ｒ、、Ｔ２は非導通となシ、それによりソレノイド巻線 ２０に前に供給されている電流を瞬時的にゼロに減少させる。第３図に示すよう に、論理回路４９は制御入力として線４１を介して変侠器４０からの出力を受け る。

産業上の利用可能性 以上説明してきたものは主として航窒截の表面いわゆる外装の除氷分野に応用で きるが、しかし弾性的に変形し得る基体における結晶体の付層が望筐しくなくそ れを除去する方法が望１れるあらゆる他の分野にも応用できる。

浄書（内容に変更なし） 浄書（内容をこ変更なし） 手続補正書（方式） ％式％ ■、事件の表示 弾性的に変形し得る板状部材の除氷方法および装置３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　ショート・ブラザース・ピーエルシー４、代理人 〒１０５住所　東京都港区西新橋１丁目１番１５号物産ビル別館　電話（５９１ ）　０２６１昭和６０年　９月１９日 国際調査報告 ＣＢ−Ａ−１３６９３５００２／１０／７４　Ｎｏｎｅ第１頁の続き ０発　明　者　マクマートリー、ジョージ＠発　明　者　キャリングトン、ジェ ームス・ニドワード イギリス国、ノーザン・アイルランド、シイ・オー、ダウン、ビイ・ティ・２０ ．３・ジェイ・エフ、ハンガー、シュールズベリー・ドライブ、２８ イギリス国、ノーザン・アイルランド、シイ・オー、アントリム。

ビイ・ティ・２７．　４・エイ・エル、リスバーン、ベルサイズ・ロード、ナン バー・１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．１９弾性板状部材に力を加えてゆるんだ状態から弾性的に負荷された状態に 相対的にゆっくりと変位させること：１１．上記力を急に除去して板状部材を相 対的に速い変位速度でゆるんだ状態に戻し板状部材を除氷すること；および　１ １１．除氷の要求さｎる間中上記工程（１）、（１）を繰返すことから成る弾性 板状部材の露出した表面を除氷する方法。 λ　板状部材を負荷状態に変位させるために加えられる力がそれの各印加中に無 段階的に増大する力である請求の範囲第１項に記載の方法。 五　板状部材を負荷状態に変位させるために加えられる力がそれの各印加中にス テップ状に増大する力である請求の範囲第１項に記載の方法。 ４．１．板状部材が力を受けたときのそれの状態をモニタすることおよび　員、 モニタした状態の値に関連して力を制御することを特徴とする請求の範囲第１〜 ３項のいずれか一項に記載の方法。 ５　上記状態が板状部材におけるひずみである請求の範囲第４項に記載の方法。 ＆　上記状態が板状部材に作用する力の大きさである請求の範囲第４項に記載の 方法。 −タに流扛る電流の太き杯として測定される請求の範囲第６項に記載の方法。、 　、− １力の大きさが、力を発生する＝ｍ的アクチュエータに流れる電流の大きさとし て測定される請求の範囲第６項に記載の方法。 ８、弾性板状部材に力を加えてゆるんだ状態から弾性的に負荷された状態へ相対 的にゆっくりと変位させる装置（１）と、上記力を急に除去して相対的に速い変 位速度でゆるんだ状態に戻させ板状部材を除氷させる装置（Ｔ１）と、除氷の要 求されている間上記力の印加と除去とを繰返して行なわせる装置（４９）とを有 する弾性板状部材の露出した表面を除氷する装置。 ９　上記力を加える電磁アクチュエータ（１）およびアクチュエータへの電流の 流れを制御する制御装置（４２）を設けたことを特徴とする請求の範囲第８項に 記載の装置。 １０、制御装置が論理回路によって制御される可変抵抗（Ｔ＋・Ｔ２．Ｒ）を包 含することを特徴とする請求の範囲第９項に記載の装置。 １１、可変抵抗がトランジスタまたはトランジスタに基づく装置である請求の範 囲第１０項に記載の装置。 １２、可変抵抗がトランジスタ（Ｔ１）であシ、また論理回路（４９）がトラン ジスタ可変抵抗のベース（４５）におけるバイアスを無段階的に変えることを特 徴とする請求の範囲第１１項に記載の装置。 １６、可変抵抗が互いに並列に接続された第１、第２トランジスタ（ＴＩ）、　 （Ｔ２）に基づく装置であり、第１トランジスタ（Ｔ＋′）　ＳＳそれと直列に 抵抗（Ｒ）を備え、また論理回路（４９）が＠１、第２トランジスタ（Ｔ１）、 （Ｔ２）を順次スイッチングするようにされ、それにより第１トランジスタ（Ｔ １）が第２トランジスタ（Ｔ２）より先に導通しそしてアクチュエータによって 発生された力が第２トランジスタ（Ｔ２）の導通時にステップ状に増大するよう にされることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の装置。