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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Flugzeugfenster, das vibrationsdämpfende/schallabsorbierende
Eigenschaften und ggf. Wärmeeigenschaften
hat.
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Die Übertragung
unerwünschten Schalls/Schwingungen
durch ein Flugzeugfenster und in das Flugzeug, insbesondere die
Flugzeugkabine, ist unerwünscht
und kann für
die Insassen der Kabine unangenehm sein. Es sind Anstrengungen unternommen
worden, die Übertragung
von Schall/Vibrationen durch Flugzeugfenster zu reduzieren. Solche
Anstrengungen haben sich im Allgemeinen auf Fenster gerichtet, die
mehrere Scheiben (z. B. vier oder mehr Scheiben) aufweisen, die
innerhalb einer Abstandsrahmenanordnung auf gegenseitigen Abstand
gehalten sind, wobei die Abstandsrahmenanordnung an einer entsprechenden Öffnung im Rumpf
des Flugzeugs befestigt ist. Die auf Abstand gehaltenen Scheiben
schaffen zwischen sich mehrere Lufträume, die u. a. die Übertragung äußeren Schalls/Vibrationen
durch das Fenster in die Kabine reduzieren oder beseitigen.
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Während solche
Fenster im Allgemeinen wirksam sind, sind sie doch teuer und zeitaufwendig herzustellen.
Weiterhin sind solche Fenster schwer, weil sie mehrere Scheiben
benötigen,
und wie der Fachmann auf dem Gebiet der Flugzeugherstellung weiß, ist ein
erhöhtes
Gewicht von Flugzeugbauteilen unerwünscht, weil es u. a. den Betrieb
des Flugzeugs verteuert.
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In
der Kraftfahrzeugindustrie gab es Anstrengungen, den Komfort von
Kraftfahrzeugpassagieren zu verbessern, indem die Übertragung
unerwünschten
Lärms durch
die Glasflächen
des Kraftfahrzeugs in den Fahrgastraum vermindert wird. Anders als
in der Flugzeugindustrie haben diese Bemühungen in der Kraftfahrzeugindustrie
im Allgemeinen nicht auf mehrere auf Abstand gehaltene Scheiben
zur Erzielung der gewünschten
Herabsetzung der Lärmübertragung
zurückgegriffen.
Vielmehr haben diese Bemühungen
sich weitgehend auf die Windschutzscheibe gerichtet, die im Allgemeinen
ein Laminat aus zwei Glasplatten mit einer oder mehreren Zwischenschichten
ist. Bemühungen
zur Herstellung akustisch isolierender Windschutzscheiben haben
sich im Allgemeinen darauf gerichtet, Zwischenschichtmaterialien
oder Kombinationen von Zwischenschichtmaterialien anzugeben, die
der Windschutzscheibe die gewünschten
schallabsorbierenden Eigenschaften verleihen. Beispiele umfassen
die europäischen
Patentanmeldungen Nr.
EP
0 566 890 A1 und
EP
0 763 420 A1 , die sämtlich
laminierte Kraftfahrzeugverglasungen für die Schallisolierung beschreiben.
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Aus
FR-A-2 394 728 ist ein Flugzeug-Doppelglasfenster bekannt, das eine äußere Scheibenanordnung
mit einem Abstandhalterrahmen, der zwei Scheiben auf Abstand hält, die
parallel einander gegenüberstehen,
und eine dritte Schutzscheibe innerhalb des Doppelglasfensters umfasst.
Der Abstandhalterrahmen enthält
Kanäle,
die mit Entfeuchtungsmitteln zu füllen sind, um eine Kondensation
an den Zwischenflächen
zu unterdrücken.
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EP-A
299 687 bezieht sich auf Flugzeugfronfenster mit einer leitfähigen Schicht
auf der Innenseite einer Glasplatte und ggf. einer transparenten
Harzschicht zwischen dem Glassubstrat und der leitfähigen Schicht.
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EP-A-385
716 beschreibt ein Sicherheitsglas in Form einer einzelnen Glasplatte
oder in der Form einer pressgeklebten laminierten Glasplatte, die
alternativ in Form eines Paares auf Abstand gehaltener Glasplatten
haben kann. Um eine Verletzung der Haut bei Kollision von Fahrzeugen
zu vermeiden, sind an der Glasfläche
wenigstens ein Plastikfilm und eine harte Oberflächenschicht durch einen Plastikzwischenfilm
angeklebt, der eine Vinylchloridharz enthaltende Epoxyanordnung
enthält.
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EP-A-0
322 775 zeigt ein Flugzeugfenster mit einer Außenbord-Plattenanordnung, die
ein Laminat aus zwei Glasscheiben mit einer Siliziumzwischenschicht
ist, und einer Innenbordplattenanordnung, die ein Polykarbonatlamiant
oder eine andere mehrschichtige Kunststoffanordnung ist. Die zwei Plattenanordnungen
sind durch einen Luftspalt voneinander getrennt.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung. Flugzeugfenster anzugeben, die die Übertragung
von Schall und/oder Vibrationen durch das Fenster vermindern oder
beseitigen, die die Einschränkungen
der gegenwärtig
verfügbaren
Fenster beseitigen.
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Das
o. g. Problem wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
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KURZBESCHREIBUNG
DER FIGUREN DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine perspektivische
Ansicht eines Mehrscheiben-Flugzeugfensters mit den Merkmalen der
vorliegenden Erfindung.
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1 ist eine Querschnittsdarstellung
des Flugzeugfensters von 1 längs der
Linie II-II in 1.
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3 ist eine Ansicht ähnlich der
von 2 und zeigt eine
alternative Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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4 ist eine Ansicht ähnlich der
Ansicht von Fig. und zeigt eine noch andere alternative Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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In
der nachfolgenden Beschreibung tragen gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen.
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Bezug
nehmend nun auf die 1 und 2 ist dort das Flugzeugfenster 20 gezeigt,
das die Merkmale der vorliegenden Erfindung enthält. Die Außenbordrichtung des Flugzeugs
relativ zum Flugzeugfenster 20 ist durch den Pfeil 22 gezeigt,
und die Innenbordrichtung des Flugzeugs relativ zum Flugzeugfenster 20 ist
durch den Pfeil 24 gezeigt.
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Das
Flugzeugfenster 20 enthält
eine Außenbordscheibenanordnung 26,
die im Abstand im Wesentlichen parallel gegenüber einer vibrationsdämpfenden/schallabsorbierenden
Scheibenanordnung 28 durch eine Abstandsrahmenanordnung 30 gehalten
wird, die dazwischen einen Luftraum 32 ausbildet. Wie man
erkennt, ist die Abstandsrahmenanordnung 30 für die Erfindung
nicht einschränkend
von jeder in der einschlägigen
Technik bekannten Art sein. Die Abstandsrahmenanordnung 30,
die in 2 gezeigt ist,
enthält
wahlweise einen Rahmen 31, der eine Dichtung 33 umschließt. Die
Dichtung 33 kann aus jedem Dichtungsmaterial bestehen,
das in der Technik bekannt ist, um die Außenbordscheibenanordnung 26 im
Abstand zu der Vibrationsdämpfungs-/Schallabsorptionsscheibenanordnung 28 zu halten.
Ein bevorzugtes Dichtungsmaterial ist Gummi. Der Rahmen 31 kann
aus jedem strukturell stabilen Material bestehen und ist vorzugsweise
aus einem Metall, beispielsweise Aluminium, hergestellt und dient
dazu, das Dichtungsmaterial 33 gegen Beschädigung zu
schützen
und dem Flugzeugfenster 20 zusätzliche strukturelle Stabilität zu verleihen.
Die Dichtung 33, die Rahmen- und Scheibenanordnungen 28 und 30 sind
in jeder geeigneten Weise zusammengebaut, um das Fenster 20 zu
bilden.
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Der
Luftraum 32 bietet u. a. eine Wärmeisolierung zwischen der
Atmosphäre
außerhalb
der Flugzeugkabine und der Atmosphäre innerhalb der Kabine. Der
Luftraum 32 kann in Fluidverbindung mit der Atmosphäre außerhalb
des Flugzeugs sein (z. B. eine unabgedichtete Einheit), oder er
kann nicht in Fluidverbindung mit der Atmosphäre außerhalb des Flugzeugs sein
(d. h. eine abgedichtete Einheit), obgleich eine unabgedichtete
Einheit im Allgemeinen bevorzugt ist, um einen Druckaufbau innerhalb
des Flugzeugs während
des Fluges zu verhindern.
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Gleichgültig, ob
abgedichtete oder unabgedichtete Einheit, ist es wünschenswert
sicherzustellen, dass der Luftraum frei von Feuchtigkeit bleibt, und
ein Entfeuchtungsmittel kann dem Luftraum 32 für diesen
Zweck in jeder bekannten Art zugeordnet werden. Anstelle oder zusätzlich zu
dem Entfeuchtungsmittel können
eine oder mehrere der Oberflächen
des Flugzeugfensters, die mit Luftraum 32 in Berührung sind,
mit funktionellen Beschichtungen versehen sein, die Beschichtungen
zur Entfernung von Feuchtigkeit oder Oberflächenverunreinigungen einschließen, nicht
aber darauf begrenzt sind, wie fotokatalytisch aktivierte selbstreinigende
Beschichtungen (PASC-Schicht).
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Die
PASC-Schicht kann jede Schicht sein, die fotokatalytisch aktiviert
wird, um selbstreinigend zu sein, und sie kann durch ein CVD-Verfahren,
das Sprühpyrolyseverfahren
oder durch das MSVD-Verfahren abgeschieden sein. Beispielhaft, aber
nicht einschränkend,
kann die PASC-Schicht
ein oder mehrere Metalloxide, wie Titanoxide, Eisenoxide, Silberoxide,
Kupferoxide, Wolframoxide, Zinkoxide, Zink/Zinn-Oxide, Strontiumtitanat
oder Mischungen daraus enthalten. Das Metalloxid kann Oxide, Superoxide
oder Suboxide des Metalls enthalten.
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Eine
bevorzugte PASC-Schicht ist eine Titandioxidschicht. Titandioxid
existiert in einer amorphen Form und in drei kristallinen Formen,
nämlich als
Anatas, Rutil oder als Brookit. Titandioxid in Anatas-Phase ist
bevorzugt, weil es eine starke PASC-Aktivität zeigt und dabei auch hervorragenden Widerstand
gegen chemische Einwirkungen und hervorragende physikalische Dauerhaftigkeit
besitzt. Weiterhin ist Titandioxid der Anatas-Phase hoch durchlässig im
sichtbaren Bereich des Spektrums, was dünnen Schichten aus Anatas-Titandioxid
hervorragende optische Eigenschaften verleiht. Die Rutil-Phase von
Titandioxid zeigt ebenfalls PASC-Aktivität. Kombinationen der Anatas-
und/oder Rutil-Phasen mit den Brookit- und/oder amorphen Phasen
sind für
die vorliegende Erfindung akzeptabel, sofern die Kombination PASC-Aktivität aufweist.
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Die
PASC-Schicht muss ausreichend dick sein, um ein akzeptables Niveau
an PASC-Aktivität zu
bieten. Im Allgemeinen bieten dickere PASC-Schichten eine höhere PASC-Aktivität. Andere Überlegungen
können
jedoch dünneren
Schichten gelten, z. B. sind dünnere
Schichten bevorzugt, wenn der Gegenstand eine hohe Durchlässigkeit
aus ästhetischen
oder optischen Gründen
haben soll; die Oberflächenverunreinigungen
auf der Oberfläche des
Gegenstandes werden mit einer dünneren PASC-Schicht
einfach entfernt. Für
eine breite Variation von Anwendungen ist bevorzugt, dass die PASC-Schicht
wenigstens etwa 0,0020 μm
(200 Å), bevorzugt
etwa wenigstens 0,0040 μm
(400 Å)
und noch besser wenigstens etwa 0,0050 μm (500 Å), aber nicht mehr als 1 μm dick ist.
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Die
fotokatalytisch aktivierte, selbstreinigende Schicht kann eine fotokatalytische
Aktionsgeschwindigkeit von wenigstens 2 × 10–3 cm–1 min–1 bis etwa
5 × 10–3 cm–2 min–1 haben.
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Andere
funktionelle Schichten sind beispielsweise fotoelektrolytisch entfeuchtende
Schichten (PED-Schicht), die wenigstens über einen Teil von wenigstens
einen der Innenflächen
des Fensters angebracht ist und die dazu dient, den Luftraum zu
entfeuchten, indem die Fotoelektrolyse von Feuchtigkeit begünstigt wird,
die in dem Luftraum vorhanden ist und sich über den Innenflächen angesammelt
hat, in Wasserstoff- und Sauerstoffgas, wenn die Schicht der aktinischen
Bestrahlung ausgesetzt ist.
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Die
PED-Schicht kann auch auf der Oberseite oder ihrer Unterseite mit
einer hydrophilen Schicht versehen sein, die dazu dient, Feuchtigkeit
aus dem Luftraum in die PED-Schicht zu ziehen, um den Kontakt zwischen
der in dem Luftraum vorhandenen Feuchtigkeit und der PED-Schicht zu steigern,
um die Geschwindigkeit und Wirksamkeit des fotoelektrolytischen
Prozesses zu erhöhen.
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Diese
fotoelektrolytisch entfeuchtende Schicht kann ein Metalloxid sein,
das aus der Anordnung ausgewählt
ist, die aus Titanoxiden, Eisenoxiden, Silberoxiden, Kupferoxiden,
Wolframoxiden, Aluminiumoxiden, Siliziumoxiden, Zinkoxiden, Zinkstannaten,
Molybdänoxiden,
Strontiumtitanat und Mischungen daraus besteht.
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Diese
hydrophile Schicht kann aus der Anordnung ausgewählt sein, die aus Aluminiumoxid,
Siliziumoxid, Aluminaten, Silikaten, Aluminosilikaten und Mischungen
daraus besteht.
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Um
eine Vergiftung dieser Funktionsschichten durch Migration Ionen
Ionen aus dem Substrat in die Schichten zu verhindern, kann eine
Diffusionssperrschicht vorgesehen sein. Diese Schicht ist ein Metalloxid,
das aus der Anordnung ausgewählt
ist, die aus Kobaltoxiden, Chromoxiden, Eisenoxiden, Zinnoxiden,
Siliziumoxiden, Titanoxiden, Zirkoniumoxiden, Flour-dotierten Zinnoxiden,
Aluminiumoxiden, Magnesiumoxiden, Zinkoxiden, Magnesium/Aluminiumoxiden,
Zink/Zinnoxiden und Mischungen daraus besteht.
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Wenn
der Luftraum 32 versiegelt ist, kann er vollständig oder
teilweise mit einem isolierenden Gas gefüllt sein, wie Luft, Argon,
Krypton oder Mischungen daraus.
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Während die
Abmessungen des Luftraums 32 die Erfindung nicht einschränken, sofern
der Luftraum 32 eine Wärmeisolierung
für ein
Flugzeugfenster bietet, ist für
ein Flugzeugfenster mit Gesamtmessungen von etwa 51 cm (20 Zoll)
Breite und etwa 24 cm (25 Zoll) Höhe bei einer Gesamtdicke im
Bereich von etwa 3,8 bis 6,4 cm (1,5 bis 2,5 Zoll) eine Luftraumdicke
im Bereich von etwa 2,54 bis 5,08 cm (1,00 bis 2,00 Zoll) akzeptabel.
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Die
Außenbordscheibenanordnung 26 ist
ein Laminatteil. Das Laminatteil enthält Laminate aus zwei oder mehr
Scheiben aus Glas oder Kunststoff, die zusätzlich eine oder mehrere zwischen den Scheiben
angeordneten Zwischenschichten aufweisen können. Die Glasscheiben können chemisch oder
thermisch vergütet
sein. Geeignete Kunststoffscheiben sind gegossene Acrylschreiben,
gereckte Acrylscheiben und Polykarbonatscheiben. Geeignete Zwischenschichtmaterialien
umfassen Polyvinylbutyral, Urethane, Silikone und Kombinationen
daraus.
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Die
Außenbordscheibenanordnung 26 kann flach
sein oder kann eine oder mehrere gebogene Oberflächen, einschließlich konvex
und konkav gebogener Oberflächen,
enthalten. Außerdem
kann die Außenbordscheibenanordnung 26 einen
oder mehrere Filme oder Schichten aufweisen, die auf einer oder
mehreren Oberflächen
angeordnet sind, um dem Flugzeugfenster eine breite Vielzahl von
Leistungsmerkmalen zu verleihen, beispielsweise, aber nicht einschränkend, Antireflexionsschichten,
Ultraviolettabsorptionsschichten, elektromagnetische Strahlungsschichten
und Abriebschutzschichten.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform,
wie in 2 gezeigt, enthält die Außenbordscheibenanordnung 26 eine
erste gereckte Acrylschicht 34, die durch eine Zwischenschicht 36 an
einer zweiten gereckten Acrylschicht 38 angeheftet ist.
Die Zwischenschicht 36 klebt die zwei gereckten Acrylschichten 34 und 36 zusammen,
um eine Anordnung zu bilden, die weniger Durchbiegung aufgrund des
Drucks im Flugzeug und dementsprechend eine verbesserte Lebensdauer
hat. Sie schafft auch eine Ausfallsicherung, da jede der Schichten 34 und 38 dazu
dimensioniert ist, den Belastungen des Fluges zu widerstehen, sollte
die andere Schicht im Dienst ausfallen. Die Zwischenschicht 36 ist
vorzugsweise plastifiziertes Polyvinylbutyral. Wenn die Außenbordscheibenanordnung 26 ein
Laminat mit einer oder mehreren konvexen oder konkaven Oberflächen ist,
dann kann die Zwischenschicht 36 anders gereckt sein, wie
beispielsweise in US-A-4 201 351 und/oder US-A-4 554 713 beschrieben.
Die Schichten 34 und 38 können jede Dicke haben; wie
der Fachmann jedoch erkennt, steigert die Dicke der Schichten 34 und 38 über das zur
Erzielung der Widerstandsfähigkeit
gegen die Flugbelastungen hinausgehende Maß des Gewicht der Außenbordscheibenanordnung 26 in
unerwünschter
Weise. Für
viele Anwendungen ist beispielsweise eine Dicke der Schicht 34 im
Bereich von etwa 0,79 bis 1,02 cm (0,31 bis 0,40 Zoll) eine Dicke der
Schicht 38 Bereich von etwa 0,51 bis 1,02 cm (0,20 bis
0,40 Zoll) und eine Dicke der Zwischenschicht 36 im Bereich
von etwa 0,6 bis 0,13 cm (0,025 bis 0,05 Zoll) akzeptabel, um den
Flugbelastungen zu widerstehen und die oben beschriebenen Eigenschaften
zu liefern.
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Die
vibrationsdämpfende/schallabsorbierende
Scheibenanordnung 28 der vorliegenden Efindung ist ein
Mehrschichtlaminat. Wie in 2 gezeigt,
enthält
die vibrationsdämpfende/schallabsorbierende
Scheibenanordnung 28 ein Substrat 40, auf das
eine Klebstoffzwischenschicht 42 aufgebracht ist, auf der
wiederum eine schalldämpfende
Materialschicht 44 aufgebracht ist, um eine vibrationsdämpfende/schallabsorbierende
Scheibenanordnung 28 zu bilden. Die Klebstoffzwischenschicht 42 klebt
die schalldämpfende
Materialschicht 44 am Substrat 44 an, während die
schalldämpfende
Materialschicht 44 in Kombination mit der Klebstoff zwischenschicht 42 den
Durchgang von Schall/Vibrationen durch das Flugzeugfenster 20 vermindert,
beseitigt oder bei der Verminderung oder Beseitigung unterstützt. Jede
der drei oben beschriebenen Komponenten der vibrationsdämpfenden/schallabsorbierenden
Scheibenanordnung 28 wird nun in größerem Detail erläutert.
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Das
Substrat 40 kann jedes Substrat sein, das mit den Flugbelastungen
kompatibel ist und das mit der Zwischenschicht 42 und der
schalldämpfenden
Materialschicht 44 zusammenwirkt, um den Durchgang von
Schall/Vibrationen durch das Flugzeugfenster 20 zu vermindern
oder zu beseitigen. Das Substrat 40 kann ein monolithisches
Teil sein oder es kann ein Laminatteil sein. Wenn das Substrat 40 ein
Laminatteil ist, kann es Laminate aus zwei oder mehr Scheiben enthalten,
die zusätzlich
ein oder mehrere Zwischenschichten aufweisen können, die zwischen den Scheiben
angeordnet sind, oder das Laminatteil kann die Kombination aus einer
einzigen Scheibe und aus einem oder mehreren damit laminierten Zwischenschichten
enthalten, um das Substrat 40 zu bilden. Geeignete Scheiben
für ein monolithisches
oder Laminatsubstrat 40 umfassen Scheiben aus Glas oder
Kunststoff. Die Glasscheiben können
chemisch oder thermisch vergütet
sein. Ein speziell bevorzugtes Glas ist ein chemisch vergütetes Glas,
das bei PPG Industries Inc. aus Pittburgh, Pennsylvania unter der
Marke Herculite® II
erhältlich ist.
Dieses Glas ist wegen seines extrem hohen Festigkeits-zu-Gewicht-Verhältnisses
bevorzugt, das es erlaubt, dass das Glassubstrat dünner und
leichter als thermisch vergütetes
Glas ist, ohne die Festigkeit oder die optischen Eigenschaften zu
beeinträchtigen. Geeignete
Kunststoffscheiben umfassen gegossene Acryle, gereckte Acryle und
Polykarbonate. Geeignete Zwischenschichtmaterialien umfassen Polyvinylbutyral,
Urethane, Silikone und Kombinationen daraus.
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Das
Substrat 40 kann funktionelle Beschichtungen aufweisen
(beispielsweise, aber nicht einschränkend Infrarotstrahlung dämpfende
Schichten, Ultraviolettstrahlung dämpfende Schichten, Antireflexionsschichten).
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Das
Substrat 40 kann flach sein oder kann eine oder mehrere
gebogene Oberflächen
aufweisen, einschließlich
konkaver und/oder konvexer Oberflächen. Die Dicke des Substrats 40 wird
durch die Erfindung nicht eingeschränkt, sofern das Material, aus
dem es besteht, und die gewählte
Dicke mit der Klebstoffzwischenschicht 42 und der schalldämpfenden
Materialschicht 44 zusammenwirken, um das gewünschte oder
erforderliche Maß an
Vibrationsdämpfung/Schallabsorption
zu bieten. Wie der Fachmann erkennt, vergrößert die Dicke des Substrats 40 über die
vorstehenden Angaben hinaus in unerwünschter Weise das Gewicht des
Fensters. Wenn das Substrat aus Herculite® II,
einem chemisch vergüteten
Glas besteht, hat sich eine Dicke im Bereich von 0,15 bis 0,30 cm
(0,06 bis 0,12 Zoll) in Kombination mit der Polyvinylbutyral-Klebstoffzwischenschicht
und einer Schalldämmmaterialschicht
SpallShield®,
wie unten beschrieben, für
viele Anwendungsfälle
als akzeptabel erwiesen.
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Die
Klebstoffzwischenschicht 42 kann aus jedem Material bestehen,
das die schalldämmende Materialschicht 44 am
Substrat anklebt. Beispiele enthalten nicht einschränkend eine
oder mehrere Materialfolien, die aus plastifizierten Polyvinylbutyral, Urethan
oder Kombinationen daraus ausgewählt sind.
Wenn das Substrat 40 konvexe oder konkave Oberflächen aufweist,
kann die Klebstoffzwischenschicht 42 unterschiedlich gedehnt
sein, wie beispielsweise in US-A-4 201 351 und/oder 4 554 713 beschrieben.
Die bevorzugte Klebstoffzwischenschicht 42 ist Polyvinylbutyral,
weil sie sich als vollständig
kompatibel mit der unter der Marke SpallShield® vertriebenen
Schalldämmmaterialschicht 44 erwiesen
hat, die darüber
ausgebildet ist, wie unten erläutert.
Die Dicke der Klebstoffzwischenschicht 42 schränkt die
Erfindung nicht ein; sie sollte jedoch ausreichend sein, um die
schalldämmende
Materialschicht 44 an dem Substrat 42 anzukleben
und mit dem Substrat 40 und der schalldämmenden Materialschicht 44 zusammenzuwirken,
um die gewünschten Vibrationsdämpfung-/Schallabsorptionsfähigkeiten zu
bieten. Eine Dicke für
die Klebstoffzwischenschicht 42 innerhalb des Bereiches
von 0,05 bis 0,8 cm (0,02 bis 0,3 Zoll) Dicke hat sich für viele
Anwendungen als akzeptabel erwiesen.
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Die
schalldämmende
Materialschicht 44 der vorliegenden Erfindung kann aus
jedem schalldämmenden
Material bestehen, das mit der Klebstoffzwischenschicht 42 und
dem Substrat 40 zusammenwirkt, um ein gewünschtes
oder erforderliches Maß an
Vibrationsdämpfung/Schallabsorption
zu bieten. Zusammenwirken bedeutet hier u. a., dass die schalldämmende Materialschicht 44 an
dem Substrat 40 durch die Klebstoffzwischenschicht 42 klebt
und so unter den Flugbelastungen verbleibt, wobei ein akzeptables
Maß an
Vibrationsdämpfung/Schallabsorption
geboten wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die schalldämmende
Materialschicht 44 ein mehrschichtiges Laminat, das eine
Polyvinylbutyral-Basisschicht 46 enthält, auf der eine Schicht eines
Polymers 48 klebt, beispielsweise Polyesther, um ein Vibrationsdämpfungs-/Schallabsorptions-Laminat
zu schaffen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine abriebfeste
Schicht 50 über
dem Polymer 48 angeordnet, wie in 2 gezeigt.
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Ein
solches mehrschichtiges Laminat ist bei DuPont De Nemours Corporation
aus Wilmington, Delaware (nachfolgend "DuPont") unter den Marken "SentryGlas®" und/oder "SpallShield®" erhältlich.
Das mehrschichtige Kompositlaminat SentryGlas® wird von
DuPont als ein Kunststoffkompositmaterial vermarktet, das an Glas
laminiert wird, um vadalismusfestes oder einbruchsicheres Glas herzustellen.
Insbesondere wirkt das mehrschichtige Komposit SentryGlas® von
DuPont im Sinne einer Verhinderung von Zersplittern, was der Regen
aus rasiermesserscharten Glasteilen ist, der auf der dem Aufschlag
entgegengesetzten Seite auftritt, wenn eine Glasscheibe, speziell
eine vergütete
Glasscheibe, eingeschlagen wird. Während es bekannt ist, das mehrschichtige Komposit
SentryGlas® von
DuPont auf eine Glasfläche
zu laminieren, um das Splittern zu verhindern, war es bislang unbekannt,
ein solches Komposit in der speziellen Anordnung von Komponenten
der vorliegenden Erfindung z. B. mit einer Klebstoffzwischenschicht 42,
dem Substrat 40, dem Luftraum 32, der Außenbordscheibenanordnung 26 und
der Abstandsrahmenanordnung 30 zu verwenden, um das vibrationsdämpfende/schallabsorbierende
Flugzeugfenster der vorliegenden Erfindung zu schaffen.
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Das
von DuPont verkaufte Mehrschichtkomposit 3010 SentryGlas® umfasst
eine 762 μm
(30 mil) dicke Polyvinylbutyralbasisschicht 46 und eine
254 μm (10
mil) dicke Polyesterschicht 48 als Komposit und hat gezeigt,
dass dieses eine akzeptable schalldämmende Materialschicht für die vorliegende
Erfindung ergibt. Der Mechanismus, durch den die Anordnung von Komponenten
der vorliegenden Erfindung zusammenwirkt, um ein vibrationsdämpfendes/schallabsorbierendes
Flugzeugfenster zu erzeugen, ist gegenwärtig noch nicht vollständig klar,
jedoch sind die vibrationsdämpfenden/schallabsorbierenden
Vorteile erkannt worden.
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Es
wird nun auf 3 Bezug
genommen. Dort ist ein Flugzeugfenster 57 dargestellt,
das die Merkmale der Erfindung enthält, wobei die Ausrichtung der
vibrationsdämpfenden/schallabsorbierenden
Scheibenanordnung 28 gegenüber der Ausrichtung von 2 umgekehrt worden ist.
Insbesondere bildet das Substrat 40 eine der Begrenzungen
des Luftraums 32, während
die schalldämmende
Materialschicht 44 gegen den Innenbordabschnitt des Flugzeugs
gerichtet ist. Von den in den 2 und 3 gezeigten alternativen
Ausführungsformen
ist die Ausführungsform
von 2 bevorzugt, weil
wenn das Substrat 40 ein Glassubstrat ist, es im Allgemeinen widerstandsfähiger gegen
Kratzer oder andere Beschädigungen
ist, als wenn die abriebfeste Schicht 50 die am meisten
Innenbords liegende Oberfläche ist.
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In
einer noch weiteren Ausführungsform
der Erfindung, wie in 4 gezeigt,
enthält
ein Flugzeugfenster 60 eine heizbare vibrationsdämpfende/schallabsorbierende
Scheibe 62, die zusätzlich
zu den oben im Zusammenhang mit der vibrationsdämpfenden/schallabsorbierenden
Scheibe 28 diskutierten Komponenten eine transparente,
elektrisch leiffähige Schicht 64 zwischen
der Klebstoffzwischenschicht 42 und dem Substrat 40 enthält. Anschlüsse 66 und 68 (z.
B. Stromzuführschienen
und Leistungsdrähte,
wie unten detaillierter erläutert)
sind mit der elektrisch leitfähigen
Schicht 64 in Kontakt und voneinander beabstandet, um elektrischen
Strom durch die elektrisch leitfähige
Schicht 64 zu leiten, um die elektrische leitfähige Schicht 64 zu
erwärmen,
um den Ansammlung von Feuchtigkeit zu entfernen oder zu verhindern,
insbesondere Nebel, speziell von den Oberflächen der Außenbordscheibenanordnung 26 und der
vibrationsdämpfenden/schallabsorbierenden
Anordnung 28, die mit dem Luftraum 32 in Berührung sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Anschlüsse 66 und 68 an
dem Substrat 70 angeklebt, und die transparente, elektrisch
leitfähige
Schicht 64 ist über
dem Substrat 40 und den Anschlüssen 66 und 68 angeordnet.
Die bevorzugte elektrisch leitfähige
Schicht 64 ist ein Metall oder Metalloxid. Die elektrisch
leitfähige
Schicht 64 kann durch eines von mehreren Verfahren aufgebracht
sein, einschließlich Pyrolyse,
chemische Dampfabscheidung und Magnetron-Besputtern. Speziell bevorzugt
ist eine elektrisch leitfähige
Schicht aus Zinnoxid. Mit Zinnoxid elektrisch leitfähig beschichtetes
Glas ist von PPG Industries, Inc. aus Pittsburgh, PA, erhältlich und
wird unter der Marke "NESA®" vermarktet. Ein
noch speziell bevorzugtes Material ist ein Indium-Zinn-Oxid für die elektrisch
leitfähige
Schicht. Mit Indium-Zinn-Oxid elektrisch leitfähig beschichtetes Glas ist
von PPG Industries Inc. erhältlich
und wird unter der Marke "NESATRON®" vertrieben und ist
bevorzugt, weil es die Dauerhaftigkeit von beschichtetem Glas des
Typs NESA® mit
den Fähigkeiten
kombiniert, ein Beschlagen und Vereisen zu verhindern und dabei
mit niedrigen Spannungen zu arbeiten.
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Die
transparente, elektrische leitfähige Schicht 64 ist
vorzugsweise etwa 0,002 bis 0,130 μm (200 bis 1300 Å) dick.
Die Dicke der elektrisch leitfähigen
Schicht 64 kann gleichförmig
sein oder kann über
die Oberfläche
des Substrats 40 variieren, um variablen Distanzen zwischen
den Busstäben
Rechnung zu tragen, um eine gleichförmige Erwärmung zu begünstigen.
Wenn beispielsweise das Substrat 40 eine konvexe oder konkave
Oberfläche
hat, können die
Anschlüsse 66 und 68 näher beieinander über gewisse
Bereiche des Substrats 40 und weiter in anderen Bereichen
voneinander entfernt sein. Wenn sie in engerer Nachbarschaft sind,
kann die elektrisch leitfähige
Schicht 64 zwischen den Anschlüssen 66 und 68 dünner sein,
und umgekehrt. Wo die Anschlüsse 66 und 68 am
weitesten voneinander entfernt sind, kann die elektrisch leitfähige Schicht 64 dicker
gemacht werden, um eine gleichförmige
Erwärmung der
elektrisch leitfähigen
Schicht 64 beim Fließen
des zugeführten
elektrischen Stroms zu bewirken.
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Die
Anschlüsse 66 und 68 sind
Stromschienen, jedoch hierauf nicht eingeschränkt, die längs den Längsrändern des Substrats 40 angebracht
sein können.
Wenn Stromschienen verwendet sind, können sie über dem Substrat 40 in
jeder bekannten Art angebracht sein, die eine feste und dauerhafte
Verbindung zwischen den Stromschienen und dem Substrat 40 erzeugt.
Wenn das Substrat 40 ein Glassubstrat ist, können Stromschienen
aus Silber einer silberhaltigen Verbindung an der Glasfläche in jeder dem
Fachmann bekannten Art angebracht sein. Siebdruck einer silberhaltigen
Emulsion, gefolgt von Aushärtung
durch Wärme,
bietet ein Beispiel eines Prozesses, durch den silberhaltige Stromschienen an
einem Glassubstrat angebracht werden können. Ein Leitungsdraht (nicht
gezeigt) ist vorzugsweise durch Löten mit jedem Busstab verbunden,
und jeder Leitungsdraht ist wiederum mit einer elektrischen Stromquelle
(nicht gezeigt) verbunden, um eine elektrische Potentialdifferenz
zwischen den Stromschienen zu erzeugen, das die elektrisch leitfähige Schicht erwärmt, um
Dampf, Eis, Frost und dgl. zu entfernen, der bzw. das sich auf dem
Flugzeugfenster 60 ausbildet. Während die Abmessungen der Anschlüsse 66 und 68 mit
den Abmessungen des Fensters variieren, wie der Fachmann erkennt,
sind Silberstromschienen von 0,0005 bis 0,002 cm (0,0002 bis 0,008
Zoll) Dicke für
die meisten Anwendungen akzeptabel.
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Die
Klebstoffzwischenschicht 42 ist über der elektrisch leitfähigen Schicht 64 und
den Anschlüssen 66 und 68 angeordnet
und dient dazu, die schalldämmende
Materialschicht 44 darauf festzukleben, wie oben erläutert. Während die
vibrationsdämpfende/schallabsorbierende
Scheibenanordnung 62 in 4 mit
dem Substrat 40 an der meisten Innenbords liegenden Oberfläche des
Flugzeugfensters liegend gezeigt worden ist, kann, wie man erkennen wird,
in einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform die Richtung der
vibrationsdämpfenden/schallabsorbierenden
Scheibenanordnung 28 bezüglich der Außenbord-Scheibenanordnung 26 umgekehrt
werden, so dass sie schalldämmende Materialschicht 44 die
Innenbordoberfläche
des Flugzeugfensters bildet, wobei das Substrat 40 eine
der Begrenzungen des Luftraums 32 bildet.
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Die
Gesamtdicke des verbesserten Flugzeugfensters 20 der vorliegenden
Erfindung von der Außenbordoberfläche der
Außenbord-Scheibenanordnung 26 zur
Innenbordoberfläche
der vibrationsdämpfenden/schallabsorbierenden
Scheibenanordnung 28 ist etwa 3,8 bis 6,4 cm (1,5 bis 2,5
Zoll), je nach der gewählten
Dicke des Luftraums 32, wie oben erläutert.
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Es
folgt nun ein Beispiel der vorliegenden Erfindung; wie man jedoch
erkennt, ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt.
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BEISPIEL
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Ein
gebogenes und im Wesentlichen elliptisch geformtes Stück aus chemisch
vergüteten
Glas von Typ Herculite® II von PPG Industries,
Inc., Pittsburgh, Pennsylvania mit den Abmessungen etwa 51 cm (20
Zoll) Breite × 64
cm (25 Zoll) Länge × 0,20 cm (0,08
Zoll) Dicke liegt mit seiner Hauptachse in einer im Wesentlichen
horizontalen Ebene. Das Glas wurde mit einem Paar im Abstand angeordneter
Stromschienen längs
der neutralen Ränder
des elliptischen Teils verse hen. Die Stromschienen hatten im Wesentlichen
die Gestalt halbkreisförmiger
Streifen und waren in einer Ebene angeordnet, die im Wesentlichen
parallel zur vertikalen Ebene des Glases verläuft. In dieser Ausrichtung
waren die Enden jeder der beabstandeten Stromschienen im Allgemeinen
in engerer Nachbarschaft zueinander als ihre entsprechenden Mittenabschnitte.
Die Stromschienen wurden als silberhaltige Emulsion mittels eines
Siebdruckprozesses über
einem Teil der Oberfläche
des Glases vom Typ Herculite® II aufgebracht. Jede Stromschiene
war etwa 0,63 cm (0,25 Zoll) breit und 51 cm (20 Zoll) lang längs des
Krümmungsradius
und 0,001 cm (0,0005 Zoll) dick. Die Anordnung aus Glassubstrat/Stromschienen
wurde in einem Ofen bei erhöhter
Temperatur im Bereich von 65°C
(150°F) bis
260°C (500°F) über etwa
90 Minuten erwärmt,
um die Stromschienen an dem Teil anzuheften. Die oben beschriebene
Anordnung wurde dann mit einer Indium-Zinn-Oxidschicht überdeckt,
die über
der Anordnung durch Magnetron-Besputtern ausgebildet wurde. Die
Dicke der elektrisch leitfähigen
Schicht wurde von etwa 0,0020 μm
(200 Å),
wo die Enden der entsprechenden Stromschienen in nächster Nachbarschaft
zueinander waren, bis etwa 0,1300 μm (1300 Å), wo die Stromschienen am
weitesten voneinander beabstandet waren, variiert, um eine gleichförmige Erwärmung der
elektrisch leitfähigen
Schicht bei Anlegen eines elektrischen Potentials zu erzielen. Ein zweites
Paar beabstandeter Stromschienen etwa der gleichen Abmessungen wie
das erste Paar Stromschienen, die oben erläutert sind, wurde dann durch die
oben beschriebene Siebdrucktechnik über der elektrisch leitfähigen Schicht
direkt über
jeder der zuvor aufgebrachten Stromschienen angebracht. Das zweite
Paar Stromschienen wurde an der elektrisch leitfähigen Schicht durch Erwärmen der
Anordnung in einem Ofen bei einer erhöhten Temperatur von 65°C (150°F) bis 260°C (500°F) über etwa
90 Minuten angeheftet. Die Paare beabstandeter Stromschienen wurden
benutzt, um eine gleichförmige
Erwärmung
der elektrisch leitfähigen
Schicht zu erzielen. Ein erster Leitungsdraht wurde dann an jeder
des zweiten Paares Stromschienen angelötet.
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Eine
Klebstoffzwischenschicht wurde über dem
oben beschriebenen Wert einer Folienanordnung aufgebracht. Die Klebstoffzwischenschicht
war eine 0,08 cm (0,03 Zoll) dicke Folie aus Polyvinylbutyral, die
auf die ungefähren
Abmessungen des Glassubstrats zurechtgeschnitten worden war, und
wurde dann auf die Anordnung aufgebracht.
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Eine
schalldämmende
Materialschicht wurde über
der Klebstoffschicht aufgebracht. Die schalldämmende Materialschicht war
eine Platte aus 3010 SentryGlas®, ein
Komposit, das bei DuPont De Nemours Corporation aus Wilmington,
Delaware, erhältlich
ist, das in gleicher Weise auf die ungefähren Abmessungen des Glassubstrats
zurechtgeschnitten worden war.
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Die
oben beschriebene Anordnung wurde laminiert, indem die Anordnung
in einen Autoklav bei 148°C
(300°F)
gebracht und die Anordnung mit etwa 137,9 × 104 (200
Pfund pro Quadratzoll, nachfolgend "psi")
Druck über
einen Zeitraum von etwa 45 Minuten zusammengedrückt wurde, wobei die Oberflächen der
Klebstoffzwischenschicht klebrig wurden und laminierten, um die
vibrationsdämpfende/schallabsorbierende
Scheibenanordnung zu schaffen.
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Die
Außenbord-Scheibenanordnung
wurde wie folgt erstellt. Eine Außenbord-Acrylschicht aus gerecktem
Acryl mit den Abmessungen etwa 51 cm (20 Zoll) Breite × 64 cm
(25 Zoll) Länge
und 0,99 cm (0,39 Zoll) Dicke wurde erhalten. Die Außenbordscheibe
wurde mit einem Krümmungsradius
von etwa 119 cm (47 Zoll) versehen durch Formgebung bei einer Temperatur
von etwa 98,9°C
(210°F) über sechs
Stunden bei einem Unterdruck von etwa 949 mbar (28 Zoll): In gleicher
Weise wurde eine Innenbord-Acrylschicht aus gerecktem Acryl mit
den Abmessungen etwa 51 cm (20 Zoll) Breite × 64 cm (25 Zoll) Länge und
0,51 cm (0,20 Zoll) Dicke erhalten und wurde mit einem Krümmungsradius
von etwa 119 cm (47 Zoll) in der oben beschriebenen Unterdruckform
bei etwa der gleichen Zeit, Temperatur und unter Druck, wie bei
der oben beschriebenen Außenbord-Acrylschicht
geformt, um eine Innenbord-Acrylschicht zu bilden, die eine Gestalt
hat, die im Wesentlichen kongruent mit der der Außenbord-Acrylschicht ist.
Eine Zwischenschicht aus einer Folie aus Polyvinylbutyral von etwa
0,06 cm (0,025 Zoll) Dicke wurde auf die ungefähren Abmessungen der Innenbord-Acrylschicht
zurechtgeschnitten. Die Zwischenschicht wurde zwischen die Innenbord-Acrylschicht und
die Außenbord-Acrylschicht
gebracht und die Anordnung wurde in einen Autoklav bei einer Temperatur
von etwa 99°C
(210°F)
unter einem Druck von etwa 137,9 Pa (200 psi) für eine Zeitdauer von etwa 3
Stunden eingebracht, um die Anordnung zu laminieren, um die Außenbord-Scheibenanordnung
zu erstellen.
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Die
vibrationsdämpfende/schallabsorbierende
Scheibenanordnung und die Außenbord-Scheibenanordnung
wurden in eine Abstandsrahmenanordnung gebracht, die die Scheibenanordnungen
parallel im Abstand zueinander hielt, um einen Luftraum von etwa
3,01 cm (1,22 Zoll) Dicke zwischen der vibrationsdämpfenden/schallabsorbierenden
Scheibenanordnung und der Außenbord-Scheibenanordnung zu
bilden, um ein Flugzeugfenster nach der vorliegenden Erfindung zu
schaffen.
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Das
in der oben beschriebenen Weise zusammengebaute vibrationsdämpfende/schallabsorbierende
und Beschlag beseitigende Flugzeugfenster wurde in einen Luftrahmen
eingesetzt und einer Flugbewertung und Beobachtung unter wirklichen Flugbedingungen
unterworfen. Es hat sich erwiesen, dass das Flugzeugfenster Vibrationsdämpfungs-/Schallabsorptionseigenschaften
und die Fähigkeit
zur Beseitigung von Beschlag aufwies, die wenigstens so gut waren,
wie die von bekannten Flugzeugfenstern.
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Das
Flugzeugfenster der vorliegenden Erfindung hat mehrere Vorteile
gegenüber
jenen nach dem Stand der Technik, wie oben beschrieben. Es hat ein
geringeres Gewicht, ist weniger kompliziert herzustellen, weniger
teuer herzustellen und verlangt weniger Einzelteile zur Erzielung
der Vibrationsdämpfungs-/Schallabsorptionseigenschaften
und ggf. der Enteisungs-/Beschlagsbeseitigungs-/Entfrostungseigenschaften,
die wenigstens so wirksam wie bei den komplizierteren Flugzeugfenstern
sind, die im Stand der Technik bekannt sind, wie oben beschrieben.
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Man
erkennt nun, dass die obigen Ausführungsformen der Erfindung
zu Zwecken der Illustration dargestellt wurden und die Erfindung
nicht einschränken.
Der Umfang der hier beschriebenen Erfindung ist durch die folgenden
Ansprüche
bestimmt.
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- 20
- Fenster
- 22
- Pfeil
- 24
- Pfeil
- 26
- Außenbord-Scheibenanordnung
- 28
- schallabsorbierende
Anordnung
- 30
- Abstandsrahmenanordnung
- 31
- wahlweiser
Rahmen
- 32
- Luftraum
- 33
- Dichtung
- 34
- erste
Acrylscheibe
- 36
- Zwischenschicht
- 38
- zweite
Acrylscheibe
- 40
- Substrat
- 42
- Klebstoffzwischenschicht
- 44
- Schalldämmmaterial
- 46
- Basisschicht
aus Butyral
- 48
- Polymerschicht
- 50
- abriebfeste
Schicht
- 57
- Flugzeugfenster
- 60
- Flugzeugfenster
- 62
- heizbare
Scheibe
- 64
- elektrisch
leitfähige
Schicht
- 66/68
- Anschlüsse/Stromschienen