Багатошарове обігрівне авіаційне скління

Реферат: Багатошарова обігрівна конструкція авіаційного скління, в якій використовуються пластини прозорого скла з шарами електропровідного прозорого окису індію, легованого окисом олова, які з'єднані з електропроводом живлення, а всі шари скла з'єднані між собою органічним адгезивом, скляні пластини зміцнені загартуванням. Як прозоре скло використовують термоміцне боросилікатне скло або склокераміку, яким задають з зовнішньої сторони вікна випуклу форму зі стрілою прогину від 5 мм до 30 мм. UA 78886 U (54) БАГАТОШАРОВЕ ОБІГРІВНЕ АВІАЦІЙНЕ СКЛІННЯ UA 78886 U UA 78886 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонована корисна модель належить до ударостійких виробів конструкційної оптики і може бути використана для скління літаків. Відоме авіаційне скління, в якому з метою забезпечення ударостійкості використовують багатошарові конструкції, в якій використані шари силікатного скла, між якими розміщено полімерний адгезив (полівінілбутиральна плівка) [1]. Поєднання крихкого та міцного силікатного скла з еластичним полімером забезпечують високу ударостійкість і прозорість скління. Недоліком аналога є те, що така конструкція не забезпечує прозорість скління при низьких температурах, коли можливе виникнення на поверхні оптичного вікна льодових кристалів або при виникненні роси. Найбільш близьким технічним рішенням, прийнятим за прототип, є багатошарове обігрівне вікно [2], в якому для нагрівання використовується прозорий електропровідний плівковий шар, що розміщений щонайменше на частині вікна, і в ньому виділяється тепло за рахунок ефекту Джоуля. На скляний лист наносять тонкий шар окису індію, легованого окисом олова, наносять струмопровідну пасту та припаюють його через електропровідну пасту до металічного електропроводу, а потім за допомогою полімерного адгезиву (полівінілбутиральної плівки) з'єднують з іншими скляними пластинами. Така конструкція багатошарового вікна має можливість під дією електричного струму прогріватись, що забезпечує надійну роботу в умовах знижених температур і вологості. Недоліком прототипу є те, що в місцях з'єднання електричних контактів виділяється більша кількість теплової енергії і скляні пластини отримують тепловий удар. При багатократних повторах цього процесу, на склі виникають мікротріщини, які поступово розвиваються, а при додатковому механічному ударі таке вікно руйнується. Задачею запропонованої корисної моделі є створення багатошарового обігрівного авіаційного скління, стійкого до термічних ударів. Поставлена задача вирішується тим, що пропонується багатошарова обігрівна конструкція авіаційного скління, в якій використовуються пластини прозорого скла з шарами електропровідного прозорого окису індію, легованого окисом олова, які з'єднані з електропроводом живлення, а всі шари скла з'єднані між собою органічним адгезивом, скляні пластини зміцнені загартуванням, згідно з корисною моделлю, як прозоре скло використовують термоміцне боросилікатне скло або склокераміку, яким задають з зовнішньої сторони вікна випуклу форму зі стрілою прогину від 5 мм до 30 мм. Позитивний ефект запропонованої корисної моделі полягає в тому, що боросилікатне скло 6 або склокераміка з низьким коефіцієнтом термічного розширення (менше 3,5 × 10- 1/град.) витримують термоудари (120 °C) та експлуатацію при температурі від -80 °C до 500 °C, а відомі марки флоат скла мають майже в двічі більший коефіцієнт термічного розширення (менше 5,8 × -6 10 1/град.), витримують термоудари лише 60-70 °C. Випукла форма запропонованого скління забезпечує підвищення механічних властивостей всієї конструкції. Новизна запропонованої корисної моделі обумовлена сукупністю відомих та вперше запропонованих складових та ознак цього технічного рішення. Запропонована конструкція (креслення) складається з кількох скляних пластин. Зовнішні пластини зі звичайного загартованого флоат скла (1), а хоча б одна внутрішня пластина виконана з боросилікатного скла або склокераміки з суттєво низьким коефіцієнтом термічного розширення (2), на якому виконано провідний прозорий шар двоокису індію, легованого окисом олова (3), електропровідні доріжки (4), до яких припаяні проводи електроживлення (5). Скляні шари з'єднані між собою органічним прозорим адгезивом (6). При необхідності підвищення механічної міцності скління кількість пластин силікатного скла може бути збільшена та крім того можуть бути додані пластини орієнтованого органічного скла. Приклад реалізації. 1. Для реалізації запропонованого способу було використано боросилікатне скло з -6 коефіцієнтом термічного розширення 3,3 × 10 1/град. Методом молірування пластинам, розміром 150 × 150 × 3 мм, задавали випуклу форму, наносили у вакуумній камері електропровідне покриття окису індію, легованого окисом олова. Контакти наносили теж у вакуумі, у вигляді смужок шириною 5 мм, на протилежних сторонах електропровідного покриття. До контактних смужок припаювали багатожильний гнучкий провід. Після цього пластину з електропокриттям через органічний адгезив з'єднували з аналогічною пластиною, але без електропокриття. Цей пакет розміщували в камері морозу та випробували можливість електрообігріву при мінус 60 °C. Для контролю температури до пакета кріпились термопари. Було встановлено, що для прогріву від мінус 60 °C до плюс 20 °C необхідно 2 хвилини. Багаторазовий (100 циклів) або прискорений (до 1 хвилини) прогрів-охолодження не викликав появи тріщин у склі. Прогрів за одну хвилину є небажаним тому, що викликає руйнування 1 UA 78886 U 5 10 15 20 адгезиву. Аналогічні експерименти було проведено з пластинами зі склокераміки, яка використовується для захисту від вогню камінів, які також показали позитивні результати, але склокераміка має вищу ціну і потребує спеціальної технології молірування. Аналогічні дослідження були проведені з float склом, розміром 15 × 150 × 3 мм. Прогрів від мінус 60 °C до плюс 20 °C за 3 хвилини вже викликав розтріскування скла. Безпечним режимом був нагрів протягом 10 хвилин. Міцність випуклих конструкцій в залежності від стріли прогину визначали за висотою падіння стальної кульки на досліджуваний зразок. Вага кульки становила 12 г. При вигині менше 5 мм (відносно стріли прогину 0,03) ефект зміцнення поверхні був незначним в порівнянні з плоским зразком. Міцність зростала при збільшенні стріли прогину, але при величинах стріли прогину більше 30 мм (відносно стріли прогину 0,2), виготовлення скління ставало нетехнологічним, вимагало більшої трудомісткості. Крім того, скління з великими стрілами прогину вносять викривлення при візуальному спостереженні, тобто це призводить до незручностей в роботі пілота. Додатковий позитивний ефект спостерігається, коли зовнішня скляна пластина має більшу стрілу прогину (в оптимальному діапазоні), ніж внутрішня. Таким чином, експериментально було встановлено корисність та оптимальні параметри запропонованої конструкції авіаційного скління. Джерела інформації: 1. Богуславский И.А., Минаенко Н.Г., Солинов В.Ф., Мызин Н.А., Красовская И.М., Веремеенко Н.С., Чуприков В.А. Ударопрочное многослойное изделие конструкционной оптики, патент Российской Федерации на изобретение №1802597 от 20.11.1995. 2. Шоссад П., Гоффэн Г., Легуа В. Многослойное обогреваемое окно с улучшенным обзором, патент Российской Федерации на изобретение № 2394399 от 10.08.2009. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Багатошарова обігрівна конструкція авіаційного скління, в якій використовуються пластини прозорого скла з шарами електропровідного прозорого окису індію, легованого окисом олова, які з'єднані з електропроводом живлення, а всі шари скла з'єднані між собою органічним адгезивом, скляні пластини зміцнені загартуванням, яка відрізняється тим, що як прозоре скло використовують термоміцне боросилікатне скло або склокераміку, яким задають з зовнішньої сторони вікна випуклу форму зі стрілою прогину від 5 мм до 30 мм. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2