RU2776662C1

RU2776662C1 - Anti-icing glass with differentiated heating power over the entire surface

Info

Publication number: RU2776662C1
Application number: RU2021110690A
Authority: RU
Inventors: Тома ТОНДЮ
Original assignee: Сэн-Гобэн Гласс Франс
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2019-09-23
Publication date: 2022-07-22

Abstract

FIELD: glass.

SUBSTANCE: invention relates to anti-icing glass used in aviation, on seacraft, or on railway transport. The technical result is achieved by the anti-icing glass or a part thereof located fully in the installed position on one side of the plane of symmetry of the body of an aerial, water or land-based vehicle, containing a transparent conductive layer of heterogeneous thickness, ensuring the differentiated heating power over the entire surface of the multilayer glass so as to direct maximum power to the part of the surface with maximal heat losses.

EFFECT: possibility of reducing the energy for managing icing and reducing the weight of the electricity-generating means due to the provided intentional heterogeneous heating of the glass.

6 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к антиобледенительному стеклу, используемому в авиации, на морских судах или на железнодорожном транспорте.The invention relates to anti-icing glass used in aviation, on ships or in railway transport.

Воздушные, водные или наземные транспортные средства, работающие в условиях обледенения, оснащены системами нагрева, встроенными в стекла и позволяющими предупреждать появление наледи при скоплении и затем замерзании капель переохлажденной воды. Нагрев позволяет поддерживать температуру наружного слоя стекла выше 0°С и поддерживать воду в жидком состоянии. Затем вода либо удаляется воздушным потоком, либо испаряется. Нагрев получают за счет эффекта Джоуля при прохождении электрического тока либо в прозрачном проводящем слое, либо в нитях, достаточно тонких, чтобы не мешать обзору. Резистивные элементы расположены на внутреннем слое многослойных стекол, находящемся ближе всего к наружной поверхности, то есть на стороне, обращенной внутрь многослойной структуры, стеклянного листа многослойного стекла, который входит в контакт с наружной атмосферой.Air, water or land vehicles operating in icing conditions are equipped with heating systems built into the windows to prevent the formation of ice when droplets of supercooled water accumulate and then freeze. Heating allows you to maintain the temperature of the outer layer of glass above 0 ° C and keep the water in a liquid state. The water is then either removed by the air stream or evaporated. Heating is obtained due to the Joule effect when an electric current passes either in a transparent conductive layer or in filaments thin enough not to interfere with the view. The resistive elements are located on the inner layer of the laminated glasses closest to the outer surface, that is, on the side facing the interior of the laminated structure, of the glass sheet of the laminated glass that comes into contact with the outside atmosphere.

Например, регламентные нормы в области авиации (в частности, CS25: на английском языке “Certification Specification for large airplanes”, установленные Европейским агентством авиационной безопасности EASA для больших коммерческих самолетов, бизнес-джетов, лайнеров и являющиеся эквивалентом документа FAR 25, выпущенного агентством FAA Соединенных Штатов Америки) указывают, что удельная мощность нагрева 7 кВт/м² позволяет обеспечивать ясный обзор в любую погоду. Таким образом, эту мощность обычно применяют на практике с целью обеспечения максимальной однородности.For example, aviation regulations (in particular, CS25: in English “Certification Specification for large airplanes”, established by the European Aviation Safety Agency EASA for large commercial aircraft, business jets, airliners and which is the equivalent of the FAR 25 document issued by the FAA United States of America) indicate that the specific heating power of 7 kW/m ² allows a clear view in any weather. Thus, this power is usually applied in practice in order to ensure maximum uniformity.

Существует тенденция в увеличении размеров лобовых стекол самолетов, водных или наземных транспортных средств, в частности, высокоскоростных транспортных средств, с учетом сокращения количества окон и улучшения аэродинамических характеристик, при этом окна становятся все менее вертикальными. Поскольку требуется угловой обзор, это приводит к увеличению площади окон. Следовательно, электрическая мощность, предназначенная для окон, все больше возрастает и в некоторых условиях полета может стать первым пунктом расхода электричества. There is a trend towards increasing the size of the windshields of aircraft, water or land vehicles, in particular high-speed vehicles, in order to reduce the number of windows and improve aerodynamic performance, with windows becoming less vertical. Since an angular view is required, this leads to an increase in the area of windows. Consequently, the electrical power destined for windows is increasing more and more and in some flight conditions can become the first point of consumption of electricity.

Снижение потребления электрической мощности стеклами должно позволить уменьшить массу систем генерирования электрической энергии или электрических систем безопасности, а также снизить расход керосина или любого другого топлива.Reducing the consumption of electrical power by glass should allow to reduce the mass of electrical power generation systems or electrical security systems, as well as reduce the consumption of kerosene or any other fuel.

В этой связи объектом изобретения является антиобледенительное стекло или его часть, полностью находящееся(аяся) в установленном положении с одной стороны плоскости симметрии корпуса воздушного, водного или наземного транспортного средства, отличающееся тем, что мощность нагрева является дифференцированной на всей его поверхности, чтобы направлять максимальную мощность на часть поверхности, где потери тепла являются максимальными. Это стекло обеспечивает намеренный разнородный нагрев и, следовательно, дает возможность уменьшить энергию для борьбы с наледью и уменьшить вес средств генерирования электричества.In this regard, the object of the invention is an anti-icing glass or a part thereof, completely in the installed position on one side of the plane of symmetry of the body of an air, water or land vehicle, characterized in that the heating power is differentiated over its entire surface in order to direct the maximum power on the part of the surface where heat loss is maximum. This glass provides intentional, dissimilar heating and therefore makes it possible to reduce the energy for de-icing and reduce the weight of the electricity generation means.

Для упрощения в рамках изобретения рассмотрено стекло или его часть только с одной стороны плоскости симметрии транспортного средства. Разумеется, изобретение касается всех его антиобледенительных стекол. Стекла транспортного средства могут быть расположены не симметрично, то есть могут не быть зеркальным отображением друг друга относительно плоскости симметрии корпуса, хотя, как правило, они именно такими являются. Так, в данном случае симметричного расположения стекол, например, кабина экипажа самолета может иметь одно, два или три стекла с антиобледенительной функцией. Поэтому с учетом симметрии общее определение изобретения относится только к половине лобового стекла, соответственно только к одному из двух боковых стекол, соответственно только к половине лобового стекла и к тому из двух боковых стекол, которое расположено с той же стороны симметрии корпуса.For simplicity, within the framework of the invention, glass or a part thereof is considered only on one side of the plane of symmetry of the vehicle. Of course, the invention applies to all of his anti-icing glasses. The windows of the vehicle may not be arranged symmetrically, that is, they may not be a mirror image of each other with respect to the plane of symmetry of the body, although, as a rule, they are. So, in this case of a symmetrical arrangement of glasses, for example, the cockpit of an aircraft can have one, two or three glasses with an anti-icing function. Therefore, in view of symmetry, the general definition of the invention refers only to half of the windshield, respectively to only one of the two side windows, respectively to only half of the windshield, and to whichever of the two side windows is located on the same side of the body symmetry.

Согласно предпочтительным признакам заявленного антиобледенительного стекла или его части:According to the preferred features of the claimed anti-icing glass or part thereof:

- упомянутая часть поверхности, где потери тепла являются максимальными, является нижней частью стекла, на которой происходит большее скопление воды, чем на остальной части стекла; это большее скопление обуславливает более значительную потребность в мощности для нагрева воды выше нуля градусов Цельсия и более значительную мощность для ее испарения;said part of the surface where heat loss is greatest is the lower part of the glass, on which more water accumulates than on the rest of the glass; this greater accumulation causes a greater need for power to heat water above zero degrees Celsius and a greater power for its evaporation;

- огибающая антиобледенительного стекла или его части образована четырехугольником ABCD, при этом АВ является касательной к середине верхней стойки стекла или его части, ВС является касательной к середине его задней стойки, CD является касательной к середине его нижней стойки, и DA является касательной к середине его передней стойки, возможно включенной в плоскость симметрии корпуса транспортного средства, Е и G являются серединами сегментов DA, соответственно ВС, F является любой точкой на сегменте EG, при этом средние значения удельной мощности нагрева составляют 7, соответственно 4, соответственно 4, каждое из них с допуском +/-1 кВт/м², на поверхностях, ограниченных точками CDEF, соответственно ABGE, соответственно CFG; таким образом, можно добиться снижения мощности примерно до 30% по отношению к стеклу, полностью нагреваемому при 7 кВт/м²; не нагреваемые поверхности (краевой эффект) при вычислении средней мощности не учитываются; это определение не исключает возможной кривизны антиобледенительного стекла: если касательные не являются компланарными-секущими, они должны проецироваться ортогонально на плоскость, перпендикулярную к нормали к стеклу (или к его части - половине) в его барицентре;- the envelope of the anti-icing glass or part thereof is formed by quadrilateral ABCD, whereby AB is tangent to the middle of the upper glass pillar or part thereof, BC is tangent to the middle of its rear pillar, CD is tangent to the middle of its lower pillar, and DA is tangent to the middle of its front pillar, possibly included in the plane of symmetry of the vehicle body, E and G are the midpoints of the segments DA, respectively BC, F is any point on the segment EG, while the average values of the specific heating power are 7, respectively 4, respectively 4, each of them with a tolerance of +/-1 kW / m ² , on surfaces limited by points CDEF, respectively ABGE, respectively CFG; in this way a power reduction of up to about 30% can be achieved with respect to glass fully heated at 7 kW/m ² ; unheated surfaces (edge effect) are not taken into account when calculating the average power; this definition does not exclude the possible curvature of anti-icing glass: if the tangents are not coplanar-secant, they must be projected orthogonally onto a plane perpendicular to the normal to the glass (or to its part - half) at its barycenter;

- дифференцированную мощность нагрева получают посредством нанесения прозрачного электропроводящего слоя разнородной толщины, позволяющего модулировать рассеиваемую мощность;- differentiated heating power is obtained by applying a transparent electrically conductive layer of heterogeneous thickness, which allows modulating the dissipated power;

- антиобледенительное стекло или его часть содержит прозрачный электропроводящий слой, из которого посредством абляции были удалены тонкие линии разделения потока, чтобы способствовать контролю распределения дифференцированной мощности нагрева; эти линии разделения потока часто называют линиями потока и их получают в основном путем лазерной абляции; они описаны в заявках WO 2017/001792 A1, FR 2 888 082 A1, ЕР 0 893 938 А1 и WO 2018/109364 А1 и предназначены для направления электрического тока и даже в некоторых случаях для изоляции некоторых не проводящих зон при помощи замкнутых линий;- the anti-icing glass or part thereof contains a transparent electrically conductive layer from which thin lines of flow separation have been removed by ablation to help control the distribution of differentiated heating power; these flow lines are often referred to as flow lines and are obtained primarily by laser ablation; they are described in applications WO 2017/001792 A1, FR 2 888 082 A1, EP 0 893 938 A1 and WO 2018/109364 A1 and are intended to guide electric current and even in some cases to isolate certain non-conductive zones by means of closed lines;

- прозрачный электропроводящий слой содержит по меньшей мере один прозрачный проводящий оксид, такой как оксид индия, легированный оловом (на английском языке Indium Tin Oxide - ITO), оксид олова, легированный фтором, SnO₂:F, и/или по меньшей мере один металл, такой как серебро, в частности, в виде многослойной структуры, содержащей серебро;- transparent electrically conductive layer contains at least one transparent conductive oxide, such as indium oxide doped with tin (in English Indium Tin Oxide - ITO), tin oxide doped with fluorine, SnO ₂ :F, and/or at least one metal , such as silver, in particular in the form of a multilayer structure containing silver;

- антиобледенительное стекло или его часть представляет собой многослойное стекло, в котором на стороне, обращенной внутрь многословной структуры, стеклянного листа многослойного стекла, который в установленном положении входит в контакт с наружной атмосферой, расположены резистивные электропроводящие элементы; речь может идти о прозрачном электропроводящем слое и/или о сети нагревательных нитей; листы, образующие многослойное стекло, могут быть выполнены из минерального стекла, такого как натрий-кальциевое стекло, возможно подвергнутое термической закалке, алюмосиликатное стекло, возможно подвергнутое химической закалке, или другое стекло, или органическое стекло, например, типа полиметилметакрилата (ПММА), поликарбоната (ПК), полиуретана (ПУ), этиленвинилацетата (ЭВА); многослойное стекло может иметь структуру, обеспечивающую пуленепробиваемость, может иметь функции защитного экрана по отношению к электромагнитным излучениям, антистатические функции рассеяния/удаления электростатических зарядов, при этом его поверхности могут быть гидрофильными, гидрофобными, фотокаталитическими с функцией очистки от грязи.the anti-icing glass or part thereof is a laminated glass in which resistive electrically conductive elements are disposed on the side facing the inside of the multilayer structure of the glass sheet of the laminated glass, which comes into contact with the outside atmosphere in the installed position; it can be a transparent electrically conductive layer and/or a network of heating threads; the sheets forming the laminated glass may be made of mineral glass, such as soda-lime glass, optionally thermally tempered, aluminosilicate glass, optionally chemically tempered, or other glass, or organic glass, such as polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polyurethane (PU), ethylene vinyl acetate (EVA); laminated glass can have a structure that provides bulletproofing, can have the functions of a protective screen in relation to electromagnetic radiation, antistatic functions of dissipation/removal of electrostatic charges, while its surfaces can be hydrophilic, hydrophobic, photocatalytic with the function of cleaning from dirt.

Объектом изобретения является также применение описанного выше антиобледенительного стекла или его части в авиации, на морском транспорте или на железнодорожном транспорте, например, в качестве лобового или бокового стекла кабины экипажа самолета, лобового стекла судна, поезда, в частности, высокоскоростного поезда.The object of the invention is also the use of the anti-icing glass described above or part thereof in aviation, maritime transport or railway transport, for example, as a windshield or side glass of an aircraft cockpit, a windshield of a ship, a train, in particular a high-speed train.

Изобретение будет более понятно из нижеследующего описания прилагаемых чертежей, на которых:The invention will be better understood from the following description of the accompanying drawings, in which:

Фиг. 1 - характерный четырехугольник половины антиобледенительного стекла и ограничение зон согласно частному варианту выполнения изобретения.Fig. 1 shows a representative quadrilateral of a half anti-icing glass and zone delimitation according to a particular embodiment of the invention.

Фиг. 2 - четырехугольник, аналогичный показанному на фиг. 1, на который наложены зоны с разными значениями средней удельной мощности нагрева.Fig. 2 is a quadrilateral similar to that shown in FIG. 1, on which zones with different values of the average specific heating power are superimposed.

Показанное на фиг. 1 лобовое стекло кабины экипажа самолета центровано по отношению к фонарю кабины самолета, то есть по отношению к его плоскости симметрии. С учетом симметрии для нас достаточно показать только правую половину лобового стекла, видимую спереди самолета в установленном положении и расположенную только с правой стороны плоскости симметрии фонаря кабины. Эта кабина экипажа может содержать, например, два боковых стекла с двух сторон от лобового стекла.Shown in FIG. 1, the windshield of the cockpit of an aircraft is centered with respect to the canopy of the aircraft cockpit, that is, with respect to its plane of symmetry. Considering the symmetry, it is sufficient for us to show only the right half of the windshield, visible from the front of the aircraft in the installed position and located only on the right side of the plane of symmetry of the cockpit canopy. This cockpit may comprise, for example, two side windows on either side of the windshield.

Антиобледенительная функция придана лобовому стеклу при помощи прозрачного электропроводящего слоя, нанесенного на сторону, ориентированную внутрь многослойной структуры, стеклянного листа, входящего в контакт с наружной атмосферой.The anti-icing function is imparted to the windshield by a transparent electrically conductive layer deposited on the inwardly oriented side of the multilayer structure of the glass sheet in contact with the outside atmosphere.

Огибающая этой правой половины лобового стекла образована четырехугольником ABCD, при этом АВ является касательной к середине верхней стойки правой половины стекла, ВС является касательной к середине его задней стойки, CD является касательной к середине его нижней стойки, и DA является касательной к середине его передней стойки, которая в данном случае включена в плоскость симметрии фонаря кабины. Е и G являются серединами сегментов DA, соответственно ВС, и F является любой точкой на сегменте EG.The envelope of this right windshield half is formed by quadrilateral ABCD, with AB being tangent to the middle of the top pillar of the right half of the glass, BC being tangent to the middle of its C pillar, CD being tangent to the middle of its lower pillar, and DA being tangent to the middle of its A pillar , which in this case is included in the plane of symmetry of the cockpit canopy. E and G are the midpoints of segments DA, respectively BC, and F is any point on segment EG.

Как показано на фиг. 2, согласно изобретению, средние значения удельной мощности нагрева составляют 7, соответственно 4, соответственно 4, каждая из них с допуском +/- 1 кВт/м², на поверхностях, ограниченных точками CDEF, соответственно ABGE, соответственно CFG.As shown in FIG. 2, according to the invention, the average values of the specific heating power are 7, respectively 4, respectively 4, each with a tolerance of +/- 1 kW/m ² , on surfaces delimited by the points CDEF, respectively ABGE, respectively CFG.

Claims

1. Anti-icing glass or a part thereof, completely located (s) in the installed position on one side of the plane of symmetry of the body of an air, water or land vehicle, characterized in that it contains resistive electrically conductive elements on the side oriented inside the laminated structure of the glass sheet of laminated glass, which in the installed position comes into contact with the external atmosphere, and also contains a transparent electrically conductive layer of heterogeneous thickness, providing a differentiated heating power over the entire surface of the laminated glass in order to direct the maximum power to the part of the surface where heat loss is maximum.

2. Anti-icing glass or part thereof according to claim 1, characterized in that said part of the surface where heat loss is maximum is the lower part of the glass, on which more water accumulates than on the rest of the glass.

3. Anti-icing glass or part thereof according to one of the previous paragraphs, in which the envelope of the anti-icing glass or part thereof is formed by a quadrilateral ABCD, while AB is tangent to the middle of the upper glass pillar or part thereof, BC is tangent to the middle of its rear pillar, CD is tangent to the middle of its bottom pillar and DA is a tangent to the middle of its front pillar, possibly included in the plane of symmetry of the vehicle body, E and G are the midpoints of the segments DA, respectively BC, F is any point on the segment EG, characterized in that the average values specific heating power is 7, respectively 4, respectively 4, each with a tolerance of +/-1 kW/m ² on surfaces limited by points CDEF, respectively ABGE, respectively CFG.

4. An anti-icing glass or part thereof according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a transparent electrically conductive layer from which fine flow separation lines have been ablated to help control the distribution of differentiated heating power.

5. Anti-icing glass or part thereof according to claim 1 or 4, characterized in that the transparent electrically conductive layer contains at least one transparent conductive oxide, such as indium oxide doped with tin (Indium Tin Oxide - ITO), tin oxide doped with fluorine , SnO ₂ :F, and/or at least one metal such as silver.

6. The use of anti-icing glass or part thereof according to one of the previous paragraphs as glass in aviation, maritime transport or railway transport.