ITTO20111099A1 - Apparecchiatura di prova per pannelli di decompressione rapida. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Apparecchiatura di prova per pannelli di decompressione rapida"

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un'apparecchiatura di prova per testare pannelli di decompressione rapida.

Com'è noto, i velivoli civili pressurizzati sono dotati di speciali sistemi atti a ridurre i picchi di pressione che si generano in caso di decompressione rapida e potrebbero compromettere la resistenza strutturale della fusoliera. Tali sistemi includono pannelli di decompressione rapida che si aprono ad un determinato valore della pressione differenziale. La qualifica e/o certificazione del sistema viene fatta mediante prova.

In ambito aeronautico, i pannelli di decompressione rapida, meglio noti come "blow out panels" vengono applicati su aperture di decompressione in paratie che separano due ambienti diversi; se sulle due facce opposte della paratia si verifica una differenza di pressione eccessiva e potenzialmente dannosa, ad esempio a causa di uno squarcio in fusoliera, i blow out panels si aprono. Così facendo, quei pannelli consentono la compensazione del carico dovuto alla differenza di pressione ed evitano il collasso dell'intera paratia sulla quale il pannello è montato. Su taluni velivoli, i blow out panels sono montati sul pavimento, separando la Cargo Compartment Area e la EE-Bay Area; con la loro apertura, evitano il collasso del pavimento in caso di decompressione rapida in uno dei due ambienti. In altre applicazioni si possono trovare dei blow out panels montati sulla porta che divide la cabina di pilotaggio e la zona cargo, oppure sulla paratia che divide 1'upper deck ed il main deck.

Sino ad oggi, le prove sui pannelli di decompressione rapida sono state prevalentemente eseguite con macchine piuttosto complesse e costose. Tali macchine fanno uso di un cilindro di prova di grosse dimensioni, lungo circa 5-6 m con un diametro di circa 60 cm, all'interno del quale viene creato il vuoto per mezzo di una macchina per vuoto. Il pannello da testare viene montato adiacente ad una delle pareti terminali del cilindro. Il differenziale tra la pressione atmosferica dell'ambiente esterno e il vuoto nel cilindro provoca la rottura del pannello. Il comportamento del pannello durante l'apertura viene studiato analizzando i fotogrammi ripresi da una telecamera digitale ad alta velocità.

La presente invenzione si prefigge quindi lo scopo di realizzare un'apparecchiatura di prova per pannelli di decompressione rapida, affrontando in via principale il problema di ottimizzare e ridurre gli ingombri e i costi.

Questo ed altri scopi e vantaggi sono raggiunti, secondo l'invenzione, da un'apparecchiatura di prova avente le caratteristiche enunciate nelle rivendicazioni annesse.

Verranno ora descritte alcune forme di attuazione preferite dell'invenzione, a titolo di esempi non limitativi. Si fa riferimento ai disegni allegati, in cui:

la figura 1 è una vista in alzato sezionata di una forma di realizzazione di un'apparecchiatura secondo l'invenzione in una prima condizione operativa;

la figura 2 è una vista dell'apparecchiatura della figura 1, in una seconda condizione operativa; e

la figura 3 è una vista prospettica schematica dell'apparecchiatura nella condizione della figura 2.

Con riferimento ai disegni, l'apparecchiatura di prova comprende un corpo scatolare 10, preferibilmente metallico, nel cui interno sono definite due camere contigue 11, 12, separate da un setto (o divisorio) 13 che presenta un'apertura 14 che viene chiusa applicandovi un pannello P di decompressione rapida da provare. I pannelli di decompressione rapida sono noti nella tecnica e pertanto non richiedono di essere qui descritti in dettaglio.

La forma e le dimensioni del setto 13 e dell'apertura 14, così come quelle del corpo scatolare 10, non sono essenziali per 1'implementazione dell'invenzione. Nella forma di realizzazione preferita, al fine di contenere le dimensioni complessive dell'apparecchiatura e trattenere adeguatamente il pannello sull'apertura 14, il setto 13 è configurato come una cornice piana che si estende all'interno del corpo scatolare 10. Nell'esempio illustrato, il corpo scatolare 10 presenta nel suo insieme una forma prismatica a base rettangolare, con due pareti laterali verticali, una parete superiore, una parete inferiore e due basi opposte apribili, verticali o inclinate, così come descritto più avanti. Il setto o cornice 13 giace in questo esempio in un piano verticale.

Le due camere 11, 12 sono in comunicazione di fluido tra loro attraverso un condotto di collegamento esterno, comprendente due porzioni tubolari 15a, 15b che sporgono ciascuna da una rispettiva camera 11, 12, e sono reciprocamente connesse mediante una valvola 16. Una delle due camere, in questo esempio la camera 11, è collegata direttamente ad una sorgente di aria pressurizzata, ad esempio una soffiante o un compressore (non illustrato), tramite un ulteriore condotto 17.

Almeno una delle due camere 11, 12 può essere messa in comunicazione con l'esterno mediante una porta chiudibile in modo ermetico. Nella forma di realizzazione preferita, entrambe le camere il, 12 sono provviste di una rispettiva porta 21, 22 che chiude ermeticamente la rispettiva camera rispetto all'ambiente esterno. Ciascuna porta 21, 22 è associata ad un rispettivo meccanismo a chiavistello, preferibilmente a sgancio rapido. Nell'esempio illustrato sono previsti due meccanismi a chiavistello 18, 19, ciascuno azionato in apertura da un rispettivo comando pneumatico 18a, 19b.

Inizialmente, la valvola di comunicazione 16 tra le due camere è aperta. Attivando la soffiante, si pressurizzano le due camere; una volta raggiunto un livello di pressione predeterminato all'interno nelle camere, si chiude la valvola di comunicazione 16. Successivamente, agendo sul comando pneumatico associato ad uno dei due meccanismi a chiavistello, l'operatore apre una delle due porte, portando istantaneamente la pressione in una delle due camere alla pressione ambientale. Il repentino azzeramento della pressione in una sola delle due camere comporta un corrispondente differenziale di pressione che, a seconda della sua entità e della robustezza del pannello in prova, provoca l'apertura del pannello che separa gli ambienti delle due camere.

Nella particolare forma di realizzazione illustrata, le porte dell'apparecchiatura sono associate ad elementi elastici di spinta 24, che sollecitano le porte verso la loro posizione aperta. Nel presente esempio gli elementi elastici 24 sono molle ad elica che rimangono elasticamente compresse, in contrasto alla loro forza elastica, dalle rispettive porte quando queste sono bloccate in posizione chiusa dal rispettivo meccanismo a chiavistello. Grazie a tali elementi elastici, all'atto dello sbloccaggio del chiavistello, la molla della porta che viene svincolata si apre istantaneamente, favorendone così una rapida apertura.

Sempre allo scopo di promuovere un'apertura immediata della porta selezionata, le due porte sono preferibilmente incernierate inferiormente lungo assi di incernieramento orizzontali 25, 26, e chiudono rispettivi vani inclinati rispetto alla verticale. In questo modo, il rilascio del chiavistello lascia la porta libera di aprirsi per gravità, basculando verso il basso (figure 2 e 3).

L'apertura del pannello viene monitorata attraverso sensori di pressione schematicamente indicati S1-S3 che consentono la misura della pressione in entrambe le camere e la pressione differenziale tra di esse. I sensori di pressione sono preferibilmente montati all'esterno del corpo scatolare 10, e includono un primo sensore Si per misurare la pressione nella camera il, un secondo sensore S2 per misurare la pressione nella camera 12, ed un terzo sensore S3 che misura la differenza di pressione fra le camere il e 12. Nell'esempio illustrato i sensori di pressione sono connessi pneumaticamente alle rispettive camere attraverso prese di pressione PR1, PR2 previste sul corpo 10 e tubi flessibili, utilizzando connettori ad innesto rapido.

Un sistema di microinterruttori consente di misurare i tempi di apertura del pannello in prova. Preferibilmente si usano quattro microwitches (non illustrati), disposti a coppie. Una prima coppia viene montata in battuta sul pannello P nella posizione in cui questo chiude l'apertura 14. La prima coppia di microswitches consente di definire l'istante nel quale il pannello inizia a muoversi sotto l'effetto della differenza di pressione applicata sulle sue facce opposte. La seconda coppia di microwitches viene posizionata ad una distanza predefinita dal pannello, nella direzione di apertura, e consente di definire l'istante di tempo in cui il pannello intercetta gli interruttori dopo aver percorso la distanza predefinita. L'intervallo di tempo tra questi due istanti rappresenta il tempo di apertura del pannello. Una telecamera digitale ad alta velocità riprende il test attraverso un oblò 23. L'apparecchiatura consente di misurare sia il valore della minima differenza di pressione che provoca l'apertura del pannello sia la velocità di apertura. L'invenzione non è limitata dalla scelta del tipo o dalle modalità di applicazione dei sensori di pressione e dei microinterruttori, che potranno variare in funzione delle necessità.

La porta (21 o 22) che si apre per provocare l'apertura del pannello viene scelta in funzione del verso nel quale si desidera che avvenga l'apertura, cioè concordemente con il gradiente di pressione che si viene a creare all'atto dell'apertura della porta scelta.

Nella forma di realizzazione illustrata nella figura 3, il pannello in prova P viene vincolato contro un lato della cornice 13, e viene poi aperta la porta della camera verso cui è previsto che il pannello si apra. In altre forme di realizzazione meno preferite (non illustrate) è possibile fissare in altri modi il pannello all'interno della macchina, avendo comunque cura di rendere le due camere sostanzialmente chiuse in modo ermetico l'una rispetto all'altra da una parete divisoria, e che parte della parete divisoria sia costituita dal pannello in prova, le cui due facce opposte sono direttamente affacciate ciascuna su una rispettiva camera.

La predisposizione di due porte apribili è vantaggiosa perché consente di effettuare i test in maniera bidirezionale senza spostare il pannello sotto test. I vantaggi di poter effettuare prove in modalità bidirezionale si apprezzano nei casi in cui i pannelli in prova siano appunto progettati affinché si possano aprire in entrambe le direzioni, prevedendo che l'evento di decompressione rapida possa verificarsi tanto nella camera 11 quanto nella camera 12. Quando bisogna testare la capacità di apertura dei pannelli in entrambe le direzioni basterà aprire, in una prima sessione di prova, la porta 21 della camera 11 e, in una seconda sessione di prova, la porta 22 della camera 12, senza dover smontare il pannello in prova per rimontarlo al contrario come accade nelle macchine di tipo tradizionale.

L'apparecchiatura secondo la presente invenzione consente di replicare la natura fisica del fenomeno riproducendo pressoché fedelmente la "Sudden Decompression" dal momento che l'apertura repentina di una delle due porte (21 o 22) porta istantaneamente la pressione nella relativa camera alla pressione ambiente, laddove con apparecchiature di tipo tradizionale la riproduzione del fenomeno è legata alla velocità con cui si riesce a realizzare il vuoto in una camera e quindi a determinare il delta P responsabile dell'apertura del pannello in prova.

Un ulteriore vantaggio garantito dall'apparecchiatura secondo l'invenzione è quello di permettere di raggiungere valori di pressione differenziali molto più elevati rispetto alle apparecchiature tradizionali, con l'unico limite imposto dalla capacità di tenuta delle camere ad alta pressione 11, 12. Nel caso di apparecchiature tradizionali che sfruttano il principio del vuoto, al massimo la pressione differenziale può raggiungere il valore di circa 1 bar.

Si apprezzerà che l'economicità, la compattezza e semplicità dell'apparecchiatura consentono alle industrie manifatturiere di effettuare in casa prove complesse sia di sviluppo che di certificazione/qualifica che altrimenti dovrebbero essere commissionate a laboratori esterni.

Nonostante siano state illustrate alcune forme di realizzazione esemplificative nella precedente descrizione dettagliata, si dovrà apprezzare che esiste un gran numero di varianti. Si dovrà anche apprezzare che le forme di realizzazione illustrate costituiscono solo degli esempi, e non sono da intendersi come limitative in alcun modo della portata, dell'applicabilità, o della configurazione. I disegni e la descrizione dettagliata che precede, invece, forniranno alle persone esperte nel settore una traccia conveniente per l'attuazione dell'invenzione, restando inteso che potranno essere apportati diversi cambiamenti alle funzioni e alla configurazione degli elementi descritti nelle forme di realizzazione esemplificative senza esulare dall'ambito dell 'invenzione così come definito nelle rivendicazioni annesse e nei loro equivalenti legali .

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparecchiatura di prova per pannelli di decompressione rapida, comprendente un corpo scatolare (10) definente due camere interne contigue (11, 12) comunicanti direttamente l'una con l'altra attraverso un'apertura (14) chiudibile applicandovi un pannello (P) di decompressione rapida, dove almeno una (11) delle due camere (11, 12) è provvista di una porta (21) chiudibile in modo ermetico ed apribile per mettere la camera (11) in comunicazione di fluido con l'esterno, e dove almeno una (11) delle due camere (11, 12) è provvista di un collegamento (IV) per essere connessa in comunicazione di fluido ad una sorgente di aria pressurizzata; le due camere (11, 12) essendo inoltre in comunicazione di fluido tra loro attraverso un condotto di collegamento (15a, 15b) chiudibile per mezzo di una valvola (16).
2. 2. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1, dove entrambe le camere (11, 12) sono provviste di una rispettiva porta (21, 22) chiudibile in modo ermetico ed apribile per mettere la rispettiva camera (11, 12) in comunicazione di fluido con 1'esterno .
3. 3. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1 o 2, dove la o ciascuna porta (21, 22) è associata ad un rispettivo meccanismo a chiavistello (18, 19) associato ad un comando di sgancio rapido.
4. 4. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 3, dove il comando di sgancio rapido è un comando di tipo pneumatico (18a, 19a).
5. 5. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 3 o 4, dove la o ciascuna porta (21, 22) è associata ad un rispettivo elemento elastico (24) che sollecita la porta verso una posizione aperta.
6. 6. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, dove la o ciascuna porta (21, 22) è incernierata inferiormente ad una parte fissa del corpo scatolare (10) attorno ad un rispettivo asse di incernieramento orizzontale (25, 26).
7. 7. Apparecchiatura secondo le rivendicazioni 3 e 6, dove la o ciascuna porta (21, 22) chiude un rispettivo vano inclinato rispetto alla verticale in modo tale che, rilasciando il rispettivo meccanismo a chiavistello (18, 19), la rispettiva porta (21, 22) è libera di aprirsi per gravità, basculando verso il basso.
8. 8. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, dove il condotto di collegamento (15a, 15b) corre esternamente al corpo scatolare (10).
9. 9. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, dove l'apertura (14) è definita in un setto (13) che si estende all'interno del corpo scatolare (10) individuando e separando tra loro le due camere (11, 12).