專利名稱：用于飛機(jī)和其他應(yīng)用的電排除除冰系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及飛行中飛機(jī)的除冰器和類似物的領(lǐng)域，且更具體地涉及一種用于飛機(jī)和其他應(yīng)用的電排除除冰系統(tǒng)(electro-expulsive de-icing system)及其構(gòu)件部分。2.相關(guān)技術(shù)的描述“電排除除冰系統(tǒng)”有時也被提作“電-機(jī)械排除除冰系統(tǒng)”。其使用電產(chǎn)生的機(jī)械運(yùn)動來打掉飛行表面或其他結(jié)冰物體上累積的冰。聯(lián)想到去除冰是項(xiàng)重要工作的考慮， 這是因?yàn)閷︼w機(jī)而言，冰能夠顯著地改變空氣動力學(xué)特征而產(chǎn)生災(zāi)難性的后果。除冰系統(tǒng)緩解了這些憂慮。為實(shí)現(xiàn)為飛機(jī)除冰，典型的電排除除冰系統(tǒng)包括被稱作“驅(qū)動器”的電-機(jī)械變換器，其安裝在各種飛機(jī)結(jié)構(gòu)的外皮之下(例如機(jī)翼的前緣、水平和豎直的穩(wěn)定器以及發(fā)動機(jī)進(jìn)口)。響應(yīng)于飛行中冰的形成，裝載于飛機(jī)上的電控制系統(tǒng)通過此驅(qū)動器來傳遞大電流的脈沖(例如8000安培，以30-90秒間隔的毫秒持續(xù)時間的脈沖)，以從而產(chǎn)生在飛機(jī)結(jié)構(gòu)蒙皮中能產(chǎn)生沖擊波的機(jī)械運(yùn)動。沖擊波使得累積在蒙皮上的冰被去除。驅(qū)動器沖擊蒙皮的內(nèi)表面，此動作在蒙皮中產(chǎn)生沖擊波，且沖擊波將累積的冰從蒙皮的外表面打掉。一些此現(xiàn)有的電排除除冰驅(qū)動器包括以緊密地分開間隔的平行定向而安裝在飛機(jī)蒙皮下方的銅或其他導(dǎo)電材料的帶或條。如上所述的電流流動使得帶以產(chǎn)生除去冰的沖擊波的方式而加速遠(yuǎn)離彼此。用于一些驅(qū)動器的導(dǎo)電帶采用被繞成細(xì)長多圈環(huán)(即多圈線圈)的銅條的形式。例如尺寸為0. 25英寸到1. 50英寸寬且0. 020英寸到0. 040英寸厚的銅條繞成在長度上尺寸為1到8英尺左右的多層、細(xì)長的環(huán)，其中銅條在環(huán)的端部繞回到其自身上。聚氨酯的成型塊封閉環(huán)的兩個相對折疊端，同時銅條上的電介質(zhì)涂層防止相鄰圈之間短路。銅條環(huán)與安裝在飛機(jī)上的電控制系統(tǒng)的互連引起電流脈沖在環(huán)的第一半中以第一方向流動(從環(huán)的第一折疊端到相對的第二折疊端)，且在環(huán)的第二半中以相反的第二方向流動(從環(huán)的第二折疊端到第一折疊端)。由于電流脈沖以此方式流動，因而其產(chǎn)生傾向于使環(huán)的第一半和第二半相互排斥的大的力。此排斥作用導(dǎo)致第一半和第二半以機(jī)械運(yùn)動脈沖(例如以大約0.08"到0.50")來遠(yuǎn)離彼此地相對運(yùn)動，該機(jī)械運(yùn)動脈沖結(jié)合到飛機(jī)蒙皮。此機(jī)械脈沖產(chǎn)生了除冰沖擊波。盡管在很多方面有效，以上所述類型的一些已有的驅(qū)動器具有需要克服的一些缺點(diǎn)。首先，蒙皮的沖擊可能小于充分除冰的需要。驅(qū)動器的運(yùn)行有時不如所需的那樣穩(wěn)固。 另外，環(huán)的端部易于經(jīng)受疲勞失效。因?yàn)楦鶕?jù)以下詳細(xì)說明而將變得明顯的這些和其他的原因，存在對于克服以上所討論的缺點(diǎn)的更好驅(qū)動器組件的需要。發(fā)明概述
考慮到前述內(nèi)容，本發(fā)明的主要目的是提供一種減輕前述憂慮的電排除除冰驅(qū)動器。基于這樣一種認(rèn)識——在一定程度上減小的性能和疲勞失效是封閉環(huán)的端部相對于彼此為固定且不可移動(使在折疊處半徑大體接近于零)的結(jié)果，本發(fā)明通過提供下述的驅(qū)動器組件來實(shí)現(xiàn)上述目的，該驅(qū)動器組件包括由兩個機(jī)械地獨(dú)立的環(huán)子組件形成的導(dǎo)電環(huán)。兩個環(huán)子組件中的第一環(huán)子組件形成導(dǎo)電環(huán)的第一部分；電流以第一方向在其中流動。 兩個環(huán)子組件中的第二環(huán)子組件形成導(dǎo)電環(huán)的第二部分；電流以相反的第二方向在其中流動。第一子組件和第二子組件的端部通過柔性連接器電性地互連。因此，第一子組件和第二子組件(即導(dǎo)電環(huán)的第一部分和第二部分)能夠分離開地運(yùn)動而不受封閉端的限制。位移被較少地限制。另外，避免了先前在封閉端經(jīng)受的疲勞失效。換句話說，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)驅(qū)動器的機(jī)械輸出能量被轉(zhuǎn)換為在折疊的驅(qū)動器端部中的無收益的變形和應(yīng)力，因而驅(qū)動器的運(yùn)行有時沒有所需的那樣穩(wěn)固，且環(huán)的端部易于經(jīng)受之前提到的疲勞失效。更廣泛地說，本發(fā)明提供了一種用于從物體除去冰的裝置，且在飛行中從飛機(jī)蒙皮上除去冰是一個重要應(yīng)用。為了解釋權(quán)利要求中出現(xiàn)的一些更精確的語言并且進(jìn)一步介紹所使用的術(shù)語，根據(jù)本發(fā)明來構(gòu)造的用于沖擊物體的裝置，其作為電排除除冰系統(tǒng)的一部分，且包括被提作驅(qū)動器的組件。驅(qū)動器包括被連接在導(dǎo)電的環(huán)中的多個導(dǎo)電元件，且驅(qū)動器安裝在支撐結(jié)構(gòu)上的一位置中，能夠使環(huán)響應(yīng)于由環(huán)中流動的電流脈沖產(chǎn)生的環(huán)的運(yùn)動而沖擊物體。驅(qū)動器的第一子組件部分包括環(huán)的導(dǎo)電的第一元件，第一元件具有被提作“第一端”和“第二端”的兩個相對的終端。第一元件在第一端和第二端之間沿著第一路徑延伸， 且第一元件起到用于在第一方向上傳導(dǎo)電流脈沖的設(shè)備的作用。驅(qū)動器的第二子組件部分包括環(huán)的導(dǎo)電的第二元件，第二元件具有被提作“第三端”和“第四端”的兩個相對的終端。 第二元件在第三端和第四端之間沿著與第一路徑分隔開并大體平行于第一路徑的第二路徑延伸，且第二元件起到用于在與第一方向大體相反的第二方向上傳導(dǎo)電流脈沖的設(shè)備的作用。根據(jù)本發(fā)明的主要方面，提供一種設(shè)備，其用于電性地互連第一元件和第二元件的各終端以從而形成導(dǎo)電的環(huán)。用于完成此目的的設(shè)備至少包括第一連接器，該第一連接器電性地互連第二端和第四端而不阻止第二端相對于第四端運(yùn)動。第一連接器包括導(dǎo)電的第一導(dǎo)體，第一導(dǎo)體為柔性的，且附接到第二端和第四端(例如由一段標(biāo)準(zhǔn)航空線纜形成的跳線)。雖然之前的描述只集中在一對元件和一個連接器上，但根據(jù)本發(fā)明來構(gòu)造的驅(qū)動器優(yōu)選地包括用于多圈環(huán)的多個元件對和連接器。換句話說，第一子組件優(yōu)選地包括以彼此大體平行關(guān)系延伸的第一多個導(dǎo)電元件(比如三個或四個)。類似地，第二子組件包括以彼此大體平行關(guān)系延伸的第二多個導(dǎo)電元件。這些元件的端部使用前述細(xì)長的柔性連接器互連以形成細(xì)長的環(huán)。因此，本發(fā)明提供一種緩解現(xiàn)有技術(shù)中性能和疲勞失效憂慮的電排除除冰驅(qū)動器。增強(qiáng)的性能提供了更大的重量減輕和設(shè)計(jì)的靈活性。以下圖示性的附圖和詳細(xì)的描述使得之前內(nèi)容和本發(fā)明的其他的目的、特征和優(yōu)勢更加明顯。
附圖簡述附圖的

圖1是顯示了常規(guī)的驅(qū)動器放置的飛機(jī)前緣結(jié)構(gòu)的示意圖，其中所示前緣結(jié)構(gòu)和驅(qū)動器為圖示的目的而縮短，且所包括的X-Y-Z笛卡爾坐標(biāo)系用于描述各種空間關(guān)系；附圖的圖加是前緣部分的放大橫截面，顯示了驅(qū)動器安裝的一些細(xì)節(jié)；附圖的圖2b是類似于圖加的前緣部分的橫截面圖，但顯示了不同的驅(qū)動器放置；附圖的圖2c是類似于圖加的前緣部分的橫截面圖，但顯示了多個驅(qū)動器；圖3是具有封閉端的驅(qū)動器的透視圖，封閉端限制了導(dǎo)電環(huán)的第一半和第二半的相對運(yùn)動；圖4是根據(jù)本發(fā)明來構(gòu)造的驅(qū)動器第一實(shí)施方式的透視圖，其包括由通過柔性連接器(即跳線)而互連的兩個單獨(dú)的子組件形成的導(dǎo)電環(huán)；圖5是根據(jù)本發(fā)明來構(gòu)造的驅(qū)動器第二實(shí)施方式的透視圖，其包括第二類型的柔性連接器；圖6是根據(jù)本發(fā)明來構(gòu)造的驅(qū)動器第三實(shí)施方式的透視圖，其包括第三類型的柔性連接器；圖7a是驅(qū)動器安裝布置的放大的橫截面圖；圖7b是類似于圖7a的放大的橫截面圖，顯示了在電流脈沖期間分隔開的第一半驅(qū)動器和第二半驅(qū)動器(即第一子組件和第二子組件)；圖8是根據(jù)本發(fā)明來構(gòu)造的驅(qū)動器的第四實(shí)施方式的透視圖，其包括具有四圈的導(dǎo)電環(huán)；圖9是飛機(jī)噴氣發(fā)動機(jī)進(jìn)氣口的一部分的徑向橫截面圖，顯示了以多個驅(qū)動器軸向地延伸放置的形式來設(shè)置的一組多個驅(qū)動器對；圖10是飛機(jī)噴氣發(fā)動機(jī)進(jìn)氣口的示意圖，顯示了多個驅(qū)動器的軸向地延伸放置；圖11是飛機(jī)噴氣發(fā)動機(jī)進(jìn)氣口的示意圖，顯示了多個驅(qū)動器的周向地延伸放置；圖12是更詳細(xì)地顯示了各個方面的第一驅(qū)動器實(shí)施方式的示意圖示；圖13a是柔性連接器的示意圖示，該柔性連接器用于電性地互連形成導(dǎo)電環(huán)的各個元件的終端；圖13b是類似于圖13a的示意圖示，除了連接器顯示為由于其將響應(yīng)于形成導(dǎo)電環(huán)的兩個子組件的相對運(yùn)動而彈性地變形；圖14顯示了現(xiàn)有技術(shù)的連接器內(nèi)每單位長度上較大的驅(qū)動力；圖15顯示了簡單驅(qū)動器段的每單位長度上的磁力；圖16a顯示了在所發(fā)明的將驅(qū)動電流分散到寬帶材中的連接器內(nèi)每單位長度上較低的驅(qū)動力；以及圖16b顯示了在所發(fā)明的將驅(qū)動電流分散到多個分開的導(dǎo)體中的連接器內(nèi)每單位長度上較低的驅(qū)動力。優(yōu)選實(shí)施方式的描述附圖的圖1是電排除除冰系統(tǒng)10的示意圖示。通常，系統(tǒng)10包括電控制系統(tǒng) 11 (即安裝于飛機(jī)上的電排除除冰控制系統(tǒng))和驅(qū)動器12，驅(qū)動器12安裝在某一位置中以
7沖擊飛機(jī)前緣結(jié)構(gòu)14(即機(jī)翼的前緣部分、穩(wěn)定器或其他的飛機(jī)結(jié)構(gòu))的蒙皮13。飛機(jī)的各種表面由安裝在“支撐結(jié)構(gòu)”(例如鋁或復(fù)合框架)上的“蒙皮”(例如鋁片或復(fù)合材料片)形成，且系統(tǒng)10運(yùn)行以去除形成在蒙皮上的冰(未示出)。驅(qū)動器12通過沖擊前緣結(jié)構(gòu)14的蒙皮13(即蒙皮13的面向內(nèi)的表面13A)來響應(yīng)于來自控制系統(tǒng)11的電脈沖，據(jù)此在蒙皮13中產(chǎn)生去除形成在蒙皮13的面向外的表面1 上的冰的沖擊波。圖2a、2b和2c圖示了驅(qū)動器安裝的示例。圖加中，所示驅(qū)動器12通過結(jié)合或其他合適的方法而附接到蒙皮13的面向內(nèi)的表面13A并附接到半剛性內(nèi)殼15A。內(nèi)殼15A通過結(jié)合或其他合適的方法而附接到前緣結(jié)構(gòu)14。其包括增強(qiáng)了剛度的被提作“抗剪腹板”(比如輕質(zhì)量、剛性的復(fù)合材料)的腹板結(jié)構(gòu)16A，且其在驅(qū)動器12和由參考數(shù)字17A標(biāo)識的面向內(nèi)的表面13A的另一區(qū)域之間傳遞力。圖2b顯示出在第一腹板結(jié)構(gòu)16B和第二腹板結(jié)構(gòu)16C之間結(jié)合到內(nèi)殼15B的驅(qū)動器12A。第一腹板結(jié)構(gòu)16B和第二腹板結(jié)構(gòu)16C在驅(qū)動器12A和面向內(nèi)的表面13A的大體相對的區(qū)域17B和17C之間傳遞力。圖2c顯示了多個驅(qū)動器，第一驅(qū)動器12B和第二驅(qū)動器12C結(jié)合到面向內(nèi)的表面13A (在面向內(nèi)的表面13A 的相對區(qū)域17D和17E)并結(jié)合到具有腹板結(jié)構(gòu)16D的內(nèi)殼15C?？刹捎闷渌陌惭b布置， 以用于在要被除冰的物體中產(chǎn)生沖擊波。圖3顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)來構(gòu)造的驅(qū)動器20。驅(qū)動器20包括繞在細(xì)長環(huán)21中的導(dǎo)電條，細(xì)長環(huán)21在連接件22處連接到電控制系統(tǒng)(未示出)。環(huán)21在驅(qū)動器20的相對的第一封閉端23和第二封閉端M處對著其自身折回。環(huán)20的第一段21A在由箭頭25指示的第一方向上傳導(dǎo)電脈沖，同時環(huán)20的第二段21B在由箭頭沈指示的相對的第二持續(xù)時間內(nèi)傳導(dǎo)電脈沖。因?yàn)殡娏髅}沖如此流動，所以如通過箭頭27和28所示，第一部分21A 和第二部分21B相互分離開地運(yùn)動。此運(yùn)動沖擊要被除冰的飛機(jī)或其他物體的蒙皮，以實(shí)現(xiàn)除冰的目的。根據(jù)前面觀念上的評述，接下來考慮圖4。其顯示了根據(jù)本發(fā)明來構(gòu)造的用于沖擊飛機(jī)蒙皮的裝置，該裝置作為安裝在飛機(jī)上的電排除除冰系統(tǒng)的一部分。其被標(biāo)識為驅(qū)動器30，且其包括具有導(dǎo)電元件31A、31B、31C的第一子組件31和具有導(dǎo)電元件32A、32B、 32C的第二子組件32。第一子組件31和第二子組件32的導(dǎo)電元件被連接在承載著產(chǎn)生運(yùn)動的電脈沖的多圈導(dǎo)電環(huán)(即多圈線圈)中，但其避免了現(xiàn)有技術(shù)驅(qū)動器20的第一封閉端 23和第二封閉端M，從而允許第一子組件31和第二子組件32的端部更大自由地運(yùn)動。因此，改進(jìn)了驅(qū)動器的性能并避免了疲勞失效。如所圖示的，多個傳導(dǎo)元件31A、31B、31C、32A、32B和32C通過柔性連接器33、34、 35,36和37互連，且圖4中的連接器33-37均采取了由一段多芯航空線纜而制成的跳線的形式。線纜38和39使驅(qū)動器連接到安裝于飛機(jī)上的電控制系統(tǒng)(圖4中未示出)。關(guān)于權(quán)利要求的語言，連接器33-37用作電性地互連元件的終端中的各個終端以從而形成導(dǎo)電環(huán)的設(shè)備。連接器33-37和線纜38和39被焊接到或者以其他方式被適當(dāng)?shù)剡B接到元件 31A到32C的端部。連接器33-37形成U型環(huán)，以便每個U型環(huán)具有由中間部分連接的兩個細(xì)長的腿部分，且使細(xì)長的腿部分用作這樣一種桿臂，該桿臂最小化了中間部分在第一子組件31和第二子組件32的相對運(yùn)動上的限制性影響。圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明來構(gòu)造的裝置的第二實(shí)施方式。其標(biāo)識為驅(qū)動器40，且其在很多方面類似于驅(qū)動器30。為了方便，標(biāo)識驅(qū)動器40的部件的參考數(shù)字在那些標(biāo)識驅(qū)動器30的類似或相關(guān)部件的參考數(shù)字基礎(chǔ)上增加10。驅(qū)動器40包括第一子組件41和第二子組件42、互連多個導(dǎo)電元件的端部以形成環(huán)的連接器43-47以及使驅(qū)動器40連接到安裝于飛機(jī)上的電控制系統(tǒng)(未示出)的線纜48和49。然而，與驅(qū)動器30不同，驅(qū)動器40的連接器43-47均是一段成U型構(gòu)型的傳導(dǎo)條(例如在寬度和厚度上與第一子組件41和第二子組件42的導(dǎo)電元件的條成分類似)。每個U型連接器43-47包括連接到中間部分的兩個細(xì)長的腿，且使細(xì)長的腿部分用作這樣一種桿臂，該桿臂最小化了中間部分在第一子組件41和第二子組件42的相對運(yùn)動上的限制性影響。圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明來構(gòu)造的裝置的第三實(shí)施方式。其標(biāo)識為驅(qū)動器50，且其在很多方面類似于驅(qū)動器40。為了方便，標(biāo)識驅(qū)動器50的部件的參考數(shù)字在那些標(biāo)識驅(qū)動器40的類似或相關(guān)部件的參考數(shù)字基礎(chǔ)上增加10。驅(qū)動器50包括第一子組件51和第二子組件52以及互連多個導(dǎo)電元件的端部以形成環(huán)的連接器53-55。為方便圖示，圖6中未示出連接器46和47以及線纜48和49的對照物。在驅(qū)動器40中連接器43-47的細(xì)長部分的軸線平行于導(dǎo)電環(huán)的細(xì)長部分的方向， 與驅(qū)動器40不同，圖6中的連接器53-55的細(xì)長部分的軸線定向?yàn)橐允蛊浼?xì)長部分的軸線垂直于導(dǎo)電環(huán)的細(xì)長部分的方向。在一些安裝中，此種連接器定向?qū)τ跍p小驅(qū)動器50的總長度是重要的。圖6還標(biāo)識了對于連接器55的尺寸56。尺寸56為連接器55的中間部分 55C與其連接的元件端部所間隔的距離。尺寸56應(yīng)該為以使連接器材料內(nèi)的所有應(yīng)力在可接受的材料設(shè)計(jì)極限內(nèi)?，F(xiàn)轉(zhuǎn)向圖7a和7b，其是安裝在內(nèi)殼61和飛機(jī)的蒙皮60之間的驅(qū)動器50的放大的橫截面圖(在一些方面類似于圖加中所示的安裝)。圖7a圖示了驅(qū)動器50的未供電狀態(tài)，其中傳導(dǎo)環(huán)中沒有電流脈沖流動，而圖7b圖示了驅(qū)動器50的供電狀態(tài)，其中電流脈沖在傳導(dǎo)環(huán)中流動。第一子組件51通過結(jié)合材料51A結(jié)合到腹板結(jié)構(gòu)51B，腹板結(jié)構(gòu)51B 通過結(jié)合材料51C結(jié)合到蒙皮60。第二子組件52通過結(jié)合材料52A結(jié)合到內(nèi)殼61。在未供電狀態(tài)，第一子組件51和第二子組件52相互接觸。在圖7b所示的供電狀態(tài)，第一子組件51和第二子組件52如通過箭頭62所示的(比如以0. 08"到0. 50")分離地運(yùn)動，以從而在蒙皮60中產(chǎn)生除冰沖擊波。圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明來構(gòu)造的驅(qū)動器組件的第四實(shí)施方式。其標(biāo)識為驅(qū)動器 70，且其包括第一子組件71和第二子組件72，使得每個具有四個導(dǎo)電元件。另外，子組件 71和72包括封閉的端部部分71A、71B、72A和72B，端部部分71A、71B、72A和72B通過例如連接元件中的兩個元件的連接器73的連接器連接。與現(xiàn)有技術(shù)驅(qū)動器的封閉端不同，封閉的端部部分71A、71B、72A和72B不限制子組件71和72相對于彼此的運(yùn)動。圖9、10和11顯示了安裝在噴氣發(fā)動機(jī)進(jìn)氣口的向前的端部部分中的驅(qū)動器。圖 9中，第一驅(qū)動器81和第二驅(qū)動器82安裝在噴氣發(fā)動機(jī)進(jìn)氣口的向前的部分83中。驅(qū)動器81和82大體類似于已經(jīng)描述的驅(qū)動器30、40、50和70，每個具有環(huán)形式的第一子組件和第二子組件，第一子組件和第二子組件被配置成相對于彼此運(yùn)動以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生沖擊波的目的，且不受封閉端的限制。驅(qū)動器81包括第一子組件81A和第二子組件81B，而驅(qū)動器82 包括第一子組件82A和第二子組件82B。圖10中，多個驅(qū)動器84安裝在環(huán)形的向前的端部部分85中，使其軸向地延伸；為方便圖示，只標(biāo)記一個驅(qū)動器84。圖11中，所示多個驅(qū)動器86示意地安裝在環(huán)形的向前的端部部分87中，使其周向地延伸，只標(biāo)記一個驅(qū)動器86。
圖12提供了關(guān)于電排除除冰系統(tǒng)100的本發(fā)明示意圖。系統(tǒng)100包括具有第一導(dǎo)電子組件101和第二導(dǎo)電子組件102的驅(qū)動器組件，第一導(dǎo)電子組件101和第二導(dǎo)電子組件102在飛機(jī)蒙皮103和飛機(jī)支撐結(jié)構(gòu)104之間安裝在飛機(jī)上，且子組件101和102形成被連接到安裝于飛機(jī)上的電控制系統(tǒng)105的多圈導(dǎo)電環(huán)?？刂葡到y(tǒng)105向驅(qū)動器的子組件101和102提供了產(chǎn)生運(yùn)動的電流脈沖，其導(dǎo)致第一子組件101和第二子組件102在X-Y 平面內(nèi)如箭頭106所示遠(yuǎn)離地運(yùn)動，從而如箭頭107所示抵著飛機(jī)支撐結(jié)構(gòu)104有力地推動并且如箭頭108所示抵著飛機(jī)蒙皮103有力地推動，具有機(jī)械能脈沖的這種操作在蒙皮 103中產(chǎn)生了除冰沖擊波。第一子組件101(在參考數(shù)字101處以折線顯示)包括在X-Y平面內(nèi)沿著垂直于 Y軸的第一路徑IOlD延伸的導(dǎo)電元件101A、IOlB和101C。折線旨在表示元件101A、IOlB 和IOlC是第一子組件101的一部分。類似地，第二子組件102包括導(dǎo)電元件102A、102B和 102C，導(dǎo)電元件102A、102B和102C在X-Y平面內(nèi)沿著大體平行于第一路徑IOlD的第二路徑102D延伸。電流脈沖在由箭頭IOlE標(biāo)識的第一方向上在第一子組件101的元件101A、 IOlB和IOlC中流動，同時電流脈沖在由箭頭102E標(biāo)識的相反的第二方向上在第二子組件 102的元件102A、102B和102C中流動。此電流流動導(dǎo)致第一子組件和第二子組件如箭頭 106所示遠(yuǎn)離地運(yùn)動，以實(shí)現(xiàn)除冰的目的。多圈導(dǎo)電環(huán)(即多圈線圈)包括以下電連接器和驅(qū)動器元件三個連接器111、 112和113，其使各個元件IOIAUOIB^P IOlC的各自的端部116、117和118連接到各個元件102AU02B和102C的各自的端部119、120和121 ；以及兩個相對的連接器114和115， 其使各個元件IOlB和IOlC的各自的相對端122和123連接到元件102C和102B的各自的相對端124和125。線纜128和129使元件IOlA和102A的端部126和127連接到控制系統(tǒng)105。連接器提供了在多圈導(dǎo)電環(huán)中的物理中斷(即，與電中斷相對的機(jī)械中斷)，此物理中斷通過使設(shè)計(jì)者能夠指定連接器而增強(qiáng)了驅(qū)動器的操作，其中所指定的連接器比起物理連續(xù)的環(huán)構(gòu)型能更少地限制環(huán)子組件101和102的分開并且更好地適于驅(qū)動器的精確構(gòu)型。換句話說，機(jī)械中斷使得連接器的機(jī)械性能能夠不同于導(dǎo)電環(huán)的其余部分的機(jī)械性能； 設(shè)計(jì)者選擇連接器的機(jī)械性能以具有較少的限制性并從而增強(qiáng)操作器的操作。連接器111 到115為如圖13a和13b中的連接器130所示的柔性環(huán)形式的跳線。連接器130包括第一細(xì)長腿130A和第二細(xì)長腿130B以及中間部分130C。腿130A和130B從中間部分130C延伸由圖13a中的尺寸131所示的距離，同時中間部分130C形成朝向腿延伸由圖13a中的尺寸132所示距離的圓弧。腿130A和130B的長度和中間部分130的尺寸結(jié)合，以導(dǎo)致中間部分130C位于距離其連接到的元件一定距離處，該距離由圖13a中的尺寸133指示。優(yōu)選地，尺寸133為連接器130所連接的第一子組件101和第二子組件102在操作中分離地運(yùn)動的距離的至少兩倍，以使連接器130具有足夠地柔性而不明顯地限制此運(yùn)動。當(dāng)連接器130所連接的驅(qū)動器處于未供電狀態(tài)時，連接器處于如圖13a所示的放松狀態(tài)，且腿如由圖13a中的尺寸134所示的被分隔開。當(dāng)驅(qū)動器通過電流脈沖被供電時，如圖 13b中的箭頭135和136所示，連接器130彈性地變形為圖13b中所示的變形構(gòu)型。因此，本發(fā)明提供一種緩解關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)的性能和疲勞失效問題的電排除除冰驅(qū)動器。盡管顯示并描述了示例性的實(shí)施方式，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可作出很多改變、修改和替換，而無需偏離本發(fā)明的精神和范圍。該系統(tǒng)和驅(qū)動器還可被用于不同于飛行中飛機(jī)
10除冰的除冰應(yīng)用。電排除除冰結(jié)構(gòu)(EEDS)可被制成圓形構(gòu)型以用于例如船上通信天線、橋梁鋪設(shè)電纜等等的應(yīng)用，并且可被制成平板構(gòu)型以用于例如河道水閘(river way lock)或船上上部結(jié)構(gòu)等等的應(yīng)用。對于用于描述示例性實(shí)施方式的特定術(shù)語，其不是旨在限制本發(fā)明；每個特定術(shù)語旨在包括以類似方式操作以實(shí)現(xiàn)類似目的或功能的所有技術(shù)上的等價物。另外，連接器應(yīng)力可通過降低在連接器自身內(nèi)產(chǎn)生的磁性驅(qū)動力的分力來減小。 通過分散產(chǎn)生力的安培匝數(shù)密度并通過增加如以下所述(見圖14)的彼此相對的電流路徑之間的距離“d”的長度，實(shí)現(xiàn)在連接器產(chǎn)生的驅(qū)動力上的謹(jǐn)慎減小。因?yàn)檫@已經(jīng)被設(shè)想，所以其不是本發(fā)明中的變化，而是其他優(yōu)勢的認(rèn)識和本發(fā)明已有特征的意圖。根據(jù)前述內(nèi)容，為了減小連接器應(yīng)力的目的，還可期望連接器在導(dǎo)體的每單位長度上產(chǎn)生比連接器所連接的各自的驅(qū)動元件低的機(jī)械驅(qū)動力。連接器還包括除了其結(jié)構(gòu)以外的其他特征，這些特征可以是依賴于特定連接器的任選或必要的其結(jié)構(gòu)特征，如果連接器經(jīng)受由現(xiàn)有技術(shù)導(dǎo)致的類型的反復(fù)的機(jī)械應(yīng)力，其中在現(xiàn)有技術(shù)中驅(qū)動器運(yùn)動的機(jī)械結(jié)合引起了在連接器自身中的不希望的應(yīng)力和疲勞，則這些特征使連接器呈現(xiàn)出可能易遭受可靠性的問題。盡管本發(fā)明緩解了來自驅(qū)動器部件和連接器之間機(jī)械結(jié)合的影響，但是在驅(qū)動器部件中引起機(jī)械位移的相同電流和磁力同樣地在連接器自身內(nèi)產(chǎn)生了機(jī)械力和應(yīng)力。典型地，對于驅(qū)動器內(nèi)給定數(shù)量的電流安培匝數(shù)，連接器的每單位長度所產(chǎn)生的所述機(jī)械力將大體上與驅(qū)動器內(nèi)所產(chǎn)生的每單位長度的機(jī)械力相同，其中連接器為在相對的電流路徑之間具有與驅(qū)動器自身相同的幾何形狀和尺寸位移的連接器。事實(shí)上，連接器內(nèi)所產(chǎn)生的實(shí)際的機(jī)械力實(shí)際上可以在每單位長度上比驅(qū)動器的大，這是因?yàn)檫B接器區(qū)域通過連接器內(nèi)的彎曲處附近的導(dǎo)體運(yùn)動的限制而約束了驅(qū)動期間的位移d。關(guān)于圖14，顯示了現(xiàn)有技術(shù)的連接器內(nèi)每單位長度上的較大的驅(qū)動力。前述的連接器設(shè)計(jì)，除了提供良好的機(jī)械應(yīng)力釋放外，還減小了如將在下面描述的連接器導(dǎo)線自身內(nèi)所產(chǎn)生的驅(qū)動力。在實(shí)施方式中，這通過使線圈電流分散地穿過被構(gòu)型為寬帶的連接器或被構(gòu)型為獨(dú)立的遠(yuǎn)隔開的線纜的連接器、從而減小不希望的連接器線纜產(chǎn)生的驅(qū)動力來實(shí)現(xiàn)。在由距離d隔開的兩條筆直的線纜構(gòu)成的驅(qū)動器中，每單位長度的磁力的計(jì)算由公知的電磁理論給出Fm = I2X N2X μ。Μ，其中Fffl為每米驅(qū)動器線纜長度的力，以牛頓為單位I是線纜中的電流，以安培為單位N是每個腿中平行導(dǎo)體的數(shù)量d是間隔的距離，以米為單位μ Q 是電磁常數(shù)=1. 26X10-7圖15顯示了簡單驅(qū)動器段的每單位長度的磁力。此公式簡單，且不用于說明有限線纜或帶的尺寸的計(jì)算，而用于闡明在相對驅(qū)動力上對于其間隔距離d和線纜電流(wire current)的數(shù)學(xué)平方的影響。如果將線纜(或帶)的橫截面尺寸結(jié)合更加復(fù)雜的計(jì)算來考慮，則最終的力要更小。例如，如果相同的公式用于驅(qū)動器中力Fm2的計(jì)算，其中驅(qū)動器由承載著一半同樣多電流即1ΛΧΙ的相同對的線纜構(gòu)成，則最終的力將是
Fm2 = I2X l/4x N2X μ 0/d = Fm/4如果兩個此驅(qū)動器被很遠(yuǎn)地隔開，且通過在兩者之間平均分配的原始電流I而在電并聯(lián)回路中被驅(qū)動，則將在Fm/4力的每個此驅(qū)動器中具有原始電流的一半電流。如果將兩個此驅(qū)動器的力求和，則得到最終的力F F = 2x Fm/4 = Fm/2對于將驅(qū)動器電流的安培匝數(shù)分配成多于兩個的部分，即N個遠(yuǎn)間隔開的導(dǎo)體， 可得到類似的結(jié)論，且在驅(qū)動力上具有甚至更大的相應(yīng)減小。因而能夠推斷出，通過使電流分配進(jìn)入多個導(dǎo)體中或者以同等的方式，以寬平帶取代以小圓形橫截面來構(gòu)造驅(qū)動器，驅(qū)動器中的力能變小。更一般地，彼此相對的導(dǎo)體束，每束具有給定橫截面幾何形狀G且通過平均位移d被隔開并承載著同等并相對的電流密度，當(dāng)幾何形狀G在最大或平均尺寸上大和/或位移d大時，每束將響應(yīng)于給定驅(qū)動電流I而呈現(xiàn)較低的驅(qū)動力。圖16a和圖16b顯示了在所發(fā)明的將驅(qū)動電流分散到寬帶材(圖16a)中和分散到多個間隔開的導(dǎo)體(圖16b)中的連接器內(nèi)每單位長度上較低的驅(qū)動力。進(jìn)一步關(guān)于連接器，本發(fā)明施用于具有彼此相對并沿著路徑P (例如大體平行于圖14所示的兩個部件并在其中間延伸的路徑)設(shè)置的兩個部件的電磁驅(qū)動器。兩個部件中的每個部件包括一個或優(yōu)選地多個平行的電導(dǎo)體。連接器端部連接部件的電導(dǎo)體，以在一組或多組導(dǎo)體對的每對中的兩個導(dǎo)體之間承載驅(qū)動電流，每對中的兩個導(dǎo)體包括來自兩個相對的部件中每個部件的一個導(dǎo)體。驅(qū)動力F(例如，圖14所示的力Fm)通過兩個部件之間的電磁感應(yīng)而產(chǎn)生于垂直于路徑P的相對的方向上。此類型的現(xiàn)有技術(shù)驅(qū)動器具有在大體與延伸部平行的方向上延伸并且在延伸部中延伸的連接器，其中該延伸部大體更遠(yuǎn)地沿著路徑P，且連接器被包含在延伸的路徑P的限制內(nèi)的大體致密的束中，以便根據(jù)驅(qū)動力 F的產(chǎn)生，連接器需要沿著路徑P以收縮的方式向內(nèi)拉動，從而以允許驅(qū)動器的部件沿著力 F的方向的路徑而遠(yuǎn)離地運(yùn)動。本發(fā)明的一種型式具有這樣一種類型的連接器，其以這樣的方式來制造和安裝成在從路徑P大體發(fā)散的方向上延伸，以便連接器釋放在力F方向上的驅(qū)動器膨脹的應(yīng)力， 而不沿著路徑P向內(nèi)拉動連接器。根據(jù)圖4和6，這看上去像線纜環(huán)，或者像直角的寬柔性帶。本發(fā)明的另一種型式具有另一種類型的連接器，其以這樣的方式來制造和安裝成在路徑P限制的范圍內(nèi)以大體疏松的束的形式在路徑P的方向上延伸；即，個體的連接器環(huán)可沿著路徑P展開，以便連接器釋放在力F方向上的驅(qū)動器膨脹的應(yīng)力，而不以相同的速率沿著路徑P向內(nèi)一起拉動束中的所有連接器。這還通過保持更薄的有效柔性環(huán)橫截面而減小了連接器材料內(nèi)的疲勞。根據(jù)圖5，這看上去像沿著路徑P將每個驅(qū)動器連接器中的環(huán)展開。 兩種形式可以以任何方式組合而不偏離本發(fā)明的精神。
權(quán)利要求
1.一種用于沖擊飛機(jī)蒙皮的裝置，其作為裝載在飛機(jī)上的電排除除冰系統(tǒng)的一部分， 所述裝置包括隨后在此權(quán)利要求中被提作驅(qū)動器的組件，所述驅(qū)動器包括被連接在導(dǎo)電的環(huán)中的多個導(dǎo)電元件，所述驅(qū)動器安裝于飛機(jī)上的在飛機(jī)的支撐結(jié)構(gòu)和飛機(jī)的蒙皮之間的一位置中，使所述環(huán)能夠響應(yīng)于所述環(huán)的運(yùn)動來沖擊飛機(jī)的蒙皮，所述環(huán)的運(yùn)動由所述環(huán)中流動的電流脈沖產(chǎn)生；所述驅(qū)動器的第一子組件部分，其包括所述環(huán)的導(dǎo)電的第一元件，所述第一元件具有在此權(quán)利要求中隨后被分別提作第一端和第二端的兩個相對的終端，所述第一元件在所述第一端和所述第二端之間沿著第一路徑延伸，且所述第一元件起到用于在第一方向傳導(dǎo)所述電流脈沖的設(shè)備的作用；所述驅(qū)動器的第二子組件部分，其包括所述環(huán)的導(dǎo)電的第二元件，所述第二元件具有在此權(quán)利要求中隨后被分別提作第三端和第四端的兩個相對的終端，所述第二元件在所述第三端和所述第四端之間沿著第二路徑延伸，且所述第二元件起到用于在與所述第一方向大體相反的第二方向傳導(dǎo)所述電流脈沖的設(shè)備的作用，其中所述第二路徑與所述第一路徑分隔開并大體平行于所述第一路徑；設(shè)備，其用于電性地互連所述第一元件和所述第二元件的所述終端中的不同終端以從而形成所述導(dǎo)電的環(huán)，所述設(shè)備至少包括第一連接器，所述第一連接器電性地互連所述第二端和所述第四端而不阻止所述第二端相對于所述第四端運(yùn)動；其中所述第一連接器包括導(dǎo)電的第一導(dǎo)體，所述第一導(dǎo)體附接到所述第二端和所述第四端，所述第一導(dǎo)體是細(xì)長且柔性的。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一導(dǎo)體包括 附接到所述第二端的第一端部；附接到所述第四端的第二端部； 中間部分；細(xì)長的第一段，其從所述第一端部延伸到所述中間部分；以及細(xì)長的第二段，其從所述第二端部延伸到所述中間部分。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一子組件包括以彼此大體平行關(guān)系延伸的第一多個導(dǎo)電元件；且所述第二子組件包括以彼此大體平行關(guān)系延伸的第二多個導(dǎo)電元件。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一子組件包括以彼此大體平行關(guān)系延伸的第一多個導(dǎo)電元件，所述第一多個導(dǎo)電元件為至少三個導(dǎo)電元件；且所述第二子組件包括以彼此大體平行關(guān)系延伸的第二多個導(dǎo)電元件，所述第二多個導(dǎo)電元件為至少三個導(dǎo)電元件。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一導(dǎo)體包括一段多芯航空線纜，所述一段多芯航空線纜具有附接到所述第二端的第一端部和附接到所述第四端的第二端部。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一導(dǎo)體包括形成細(xì)長的U型環(huán)的導(dǎo)電材料帶， 所述U型環(huán)具有附接到所述第二端的第一端部和附接到所述第四端的第二端部。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述驅(qū)動器附接到所述支撐結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述驅(qū)動器附接到所述蒙皮。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一子組件部分的所述第一端和所述第二端中至少一個特定的一個是所述第二子組件部分的所述第三端和所述第四端，包括封閉所述端中的特定一個端的封閉結(jié)構(gòu)。
10.一種用于沖擊物體的裝置，其作為用于從物體除冰的電排除除冰系統(tǒng)的一部分，所述裝置包括隨后在此權(quán)利要求中被提作驅(qū)動器的組件，所述驅(qū)動器包括被連接在導(dǎo)電的環(huán)中的多個導(dǎo)電元件，所述驅(qū)動器安裝在支撐結(jié)構(gòu)上的一位置中，使所述環(huán)能夠響應(yīng)于所述環(huán)的運(yùn)動來沖擊所述物體，所述環(huán)的運(yùn)動由所述環(huán)中流動的電流脈沖產(chǎn)生；所述驅(qū)動器的第一子組件部分，其包括所述環(huán)的導(dǎo)電的第一元件，所述第一元件具有在此權(quán)利要求中隨后被分別提作第一端和第二端的兩個相對的終端，所述第一元件在所述第一端和所述第二端之間沿著第一路徑延伸，且所述第一元件起到用于在第一方向傳導(dǎo)所述電流脈沖的設(shè)備的作用；所述驅(qū)動器的第二子組件部分，其包括所述環(huán)的導(dǎo)電的第二元件，所述第二元件具有在此權(quán)利要求中隨后被分別提作第三端和第四端的兩個相對的終端，所述第二元件在所述第三端和所述第四端之間沿著第二路徑延伸，且所述第二元件起到用于在與所述第一方向大體相反的第二方向傳導(dǎo)所述電流脈沖的設(shè)備的作用，其中所述第二路徑與所述第一路徑分隔開并大體平行于所述第一路徑；設(shè)備，其用于電性地互連所述第一元件和所述第二元件的所述終端中的不同終端以從而形成所述導(dǎo)電的環(huán)，所述設(shè)備至少包括第一連接器，所述第一連接器電性地互連所述第二端和所述第四端而不阻止所述第二端相對于所述第四端運(yùn)動；其中所述第一連接器包括導(dǎo)電的第一導(dǎo)體，所述第一導(dǎo)體附接到所述第二端和所述第四端，所述第一導(dǎo)體是細(xì)長且柔性的。
11.一種用于沖擊物體的裝置，其作為用于從物體除去冰的電排除除冰系統(tǒng)的一部分， 所述裝置包括隨后在此權(quán)利要求中被提作驅(qū)動器的組件，所述驅(qū)動器包括被連接在導(dǎo)電的環(huán)中的多個導(dǎo)電元件，所述驅(qū)動器安裝在支撐結(jié)構(gòu)上的一位置中，使所述環(huán)能夠響應(yīng)于所述環(huán)的運(yùn)動來沖擊所述物體，所述環(huán)的運(yùn)動由所述環(huán)中流動的電流脈沖產(chǎn)生；所述驅(qū)動器的第一子組件部分，其包括所述環(huán)的第一多個導(dǎo)電元件，所述第一多個導(dǎo)電元件在所述第一子組件部分的兩個相對端之間以彼此大體平行的關(guān)系延伸，所述第一多個導(dǎo)電元件起到用于在第一方向傳導(dǎo)所述電流脈沖的設(shè)備的作用；所述驅(qū)動器的第二子組件部分，其包括所述環(huán)的第二多個導(dǎo)電元件，所述第二多個導(dǎo)電元件在所述第二子組件部分的兩個相對端之間以彼此大體平行的關(guān)系延伸，所述第二多個導(dǎo)電元件起到用于在第一方向傳導(dǎo)所述電流脈沖的設(shè)備的作用；設(shè)備，其用于電性地互連所述第一多個導(dǎo)電元件和所述第二多個導(dǎo)電元件以從而形成所述導(dǎo)電的環(huán)，所述設(shè)備至少包括多個連接器，所述多個連接器電性地互連所述驅(qū)動器的所述第一子組件部分的相對端和所述驅(qū)動器的所述第二子組件部分的相對端，而不阻止所述第一子組件部分的相對端相對于所述第二子組件部分的相對端運(yùn)動；其中所述多個連接器的至少第一連接器包括導(dǎo)電的第一導(dǎo)體，所述第一導(dǎo)體是細(xì)長且柔性的。
12. 一種用于從飛機(jī)的各種表面除去冰的電排除除冰系統(tǒng)，包括 安裝在飛機(jī)上的多個驅(qū)動器組件，其在各種飛機(jī)結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生除去冰的沖擊波；以及設(shè)備，其包括電控制系統(tǒng)，用于向所述多個驅(qū)動器組件提供動力； 所述多個驅(qū)動器組件包括隨后在此權(quán)利要求中被提作驅(qū)動器的組件，所述驅(qū)動器包括被連接在導(dǎo)電的環(huán)中的多個導(dǎo)電元件，所述驅(qū)動器安裝于飛機(jī)上的在飛機(jī)的支撐結(jié)構(gòu)和飛機(jī)的蒙皮之間的一位置中，使所述環(huán)能夠響應(yīng)于所述環(huán)的運(yùn)動來沖擊飛機(jī)的蒙皮，所述環(huán)的運(yùn)動由所述環(huán)中流動的電流脈沖產(chǎn)生；所述驅(qū)動器具有所述驅(qū)動器的第一子組件部分，所述第一子組件部分包括所述環(huán)的導(dǎo)電的第一元件，所述第一元件具有在此權(quán)利要求中隨后被分別提作第一端和第二端的兩個相對的終端，所述第一元件在所述第一端和所述第二端之間沿著第一路徑延伸，且所述第一元件起到用于在第一方向傳導(dǎo)所述電流脈沖的設(shè)備的作用；所述驅(qū)動器具有所述驅(qū)動器的第二子組件部分，所述第二子組件部分包括所述環(huán)的導(dǎo)電的第二元件，所述第二元件具有在此權(quán)利要求中隨后被分別提作第三端和第四端的兩個相對的終端，所述第二元件在所述第三端和所述第四端之間沿著第二路徑延伸，且所述第二元件起到用于在與所述第一方向大體相反的第二方向傳導(dǎo)所述電流脈沖的設(shè)備的作用， 其中所述第二路徑與所述第一路徑分隔開并大體平行于所述第一路徑；以及所述驅(qū)動器具有用于電性地互連所述第一元件和所述第二元件的所述終端中的不同終端以從而形成所述導(dǎo)電的環(huán)的設(shè)備，所述設(shè)備至少包括第一連接器，所述第一連接器電性地互連所述第二端和所述第四端而不阻止所述第二端相對于所述第四端運(yùn)動；其中所述第一連接器包括導(dǎo)電的第一導(dǎo)體，所述第一導(dǎo)體附接到所述第二端和所述第四端，所述第一導(dǎo)體是細(xì)長且柔性的。
全文摘要
一種用于從物體除去冰(例如飛行中從飛機(jī)蒙皮除去冰)的裝置，包括形成細(xì)長導(dǎo)電環(huán)的驅(qū)動器組件。驅(qū)動器安裝在一位置中，使其能夠響應(yīng)于環(huán)的運(yùn)動來沖擊待被除冰的物體，環(huán)的運(yùn)動由在兩個機(jī)械地獨(dú)立的環(huán)子組件中以相對方向流動的電流脈沖產(chǎn)生。環(huán)子組件包括多個導(dǎo)電元件，導(dǎo)電元件在其端部處使用細(xì)長的柔性連接件而互連以產(chǎn)生物理中斷，此物理中斷減小了由連接件引起的子組件端部相對運(yùn)動的任何限制，據(jù)此與具有封閉元件的剛性結(jié)構(gòu)相比，實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)的效力和較少的疲勞失效。
文檔編號B64D15/16GK102458990SQ201080026628
公開日2012年5月16日 申請日期2010年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月13日
發(fā)明者理查德·亞歷山大·奧爾森, 邁克爾·S·瓦斯克斯, 馬克·羅納德·布里奇福德 申請人:艾斯管理系統(tǒng)公司