[发明专利]具有基本平坦的面板的压力容器

说明书

本发明涉及一种具有基本平坦的面板的压力容器。压力容器包括彼此间隔开的至少一对侧隔壁。此外，压力容器包括至少一个基本平坦的面板，该面板具有在该对侧隔壁之间延伸并且非接触地邻近侧隔壁的至少一个面板跨部。面板和侧隔壁共同地形成围成压力容器的结构组件的至少一部分。压力容器还包括多个面板支架，该多个面板支架在沿着面板跨部分布的多个面板附接节点处将侧隔壁联接到面板。面板支架中的至少两个面板支架具有不同的轴向刚度，该不同的轴向刚度被构造成在压力容器的内部加压期间当面板经受平面外压力载荷时，导致面板附接节点向外偏转基本相等的偏转量。

技术领域

本公开一般涉及压力容器构造，并且更具体地涉及具有基本平坦的面板的压力容器。

背景技术

由于圆形横截面承载内部加压载荷的效率，压力容器通常具有圆的或圆形横截面形状。例如，球形压力容器的内部加压导致容器壁中的纯环向拉伸应力和零弯曲应力。圆柱形压力容器的内部加压主要导致压力容器的圆柱形部分中的环向拉伸应力。对于机舱被加压到标准大气的某一分数的乘客飞行器，由于圆柱形压力容器承载内部加压载荷的效率，机身通常具有圆形横截面、椭圆形横截面或具有多个圆弧的横截面。由于圆柱形压力容器的结构效率，许多加压飞行器被构造为管翼式飞行器。

混合翼身飞行器在空气动力学和载货能力方面可以具有优于管翼式飞行器的某些优点。例如，管翼式飞行器的管状机身产生气动阻力，该气动阻力降低了飞行器的燃料效率。相反，混合翼身飞行器的中心体具有空气动力学形状的横截面，该空气动力学形状的横截面除了由机翼产生的升力之外还产生升力。因此，对于某些飞行器尺寸和航程能力，混合翼身飞行器具有相对较高的空气动力学效率。此外，混合翼身飞行器的中心体具有大致扁平的横截面形状，与管翼式飞行器的相对较窄的机身相比，该大致扁平的横截面形状提供了用于承载乘客和/或货物的宽的区域。

然而，混合翼身飞行器的大致扁平的横截面形状在加压方面提出了挑战。如上所述，乘客飞行器的机舱通常必须被加压到标准大气的某一分数。此外，加压机舱的结构组件必须设计成具有预定安全要素。因此，在一个实施例中，乘客飞行器的机舱可设计成用于16至20磅每平方英寸(psi)的内部加压载荷。当这种内部加压载荷被施加在大致扁平的横截面形状诸如混合翼身飞行器的中心体上时，中心体的平坦面板上的平面外压力载荷可能使该面板以相对高的曲率向外偏转，导致大的弯矩和大的弯曲应力。大的弯曲应力可能要求增加结构质量以用于承载能力，这增加了混合翼身飞行器的总重量并降低了飞行性能。

对于限定中心体的外蒙皮(例如，上蒙皮)的面板，由平面外压力载荷在面板中引起的高曲率可能破坏中心体的空气动力学并且降低飞行器的空气动力学性能。此外，面板上的飞行载荷(例如，平面内拉伸载荷、压缩载荷和/或剪切载荷)可能与平面外压力载荷联接，导致面板上的相对高的弯曲载荷，并且需要进一步增加的结构质量以用于承载能力，并且导致混合翼身飞行器的有效载荷承载能力、燃料效率和/或航程的降低。

如可以看到的，在本领域中存在对至少部分地由基本平坦的面板围成的压力容器的需要，并且该压力容器具有相对高的承载效率，并且其中面板上的平面内载荷可以从平面外压力载荷解耦。

发明内容

本公开具体解决和减轻了与压力容器相关联的上述需要，本公开提供了一种压力容器，该压力容器具有彼此间隔开的至少一对侧隔壁，并且每个侧隔壁具有隔壁顶部部分。压力容器包括至少一个基本平坦的面板，该至少一个基本平坦的面板具有在该对侧隔壁之间延伸并且非接触地邻近隔壁顶部部分的至少一个面板跨部。面板和侧隔壁共同地形成围成压力容器的结构组件的至少一部分。压力容器包括多个面板支架，该多个面板支架在沿着面板跨部分布的多个面板附接节点处将侧隔壁联接到面板。面板支架中的至少两个面板支架具有不同的轴向刚度，该不同的轴向刚度被配置成在压力容器的内部加压期间当面板经受平面外压力载荷时导致面板附接节点向外偏转基本相等的偏转量。