BRÄUTIGAM, Stefan (Zugerstr. 15, Cham 1, CH-6330, CH)
| Patentansprüche 1. Luftfahrzeug mit einer Rumpfspante (10; 110) aufweisenden Rumpfschale (1 ; 101 ); einer Querträger (20; 120) und Längsträger (22; 122) aufweisenden Fußbodenstruktur (2; 102) und einer Befestigungsanordnung zum Abstützen der Fußbodenstruktur (2; 102) an der Rumpfschale (1 ; 101 ), wobei die Befestigungsanordnung mehrere Gruppen von Stangen (3, 4, 5, 6; 103, 104, 105, 106) aufweist, die die Fußbodenstruktur (2; 102) mit der Rumpfschale (1 ; 101 ) verbinden, nämlich: erste Stangen (3; 103), die jeweils ein Ende (21 ; 121 ) eines Querträgers (20; 120) mit einem Rumpfspant (10; 110) verbinden und die in Querrichtung (y-Richtung) des Luftfahrzeugs parallel zur Querachse des Luftfahrzeugs verlaufende Kräfte zwischen der Fußbodenstruktur (2; 102) und der Rumpfschale (1 ; 101 ) übertragen; zweite Stangen (4; 104), die jeweils ein Ende (21 ; 121 ) des Querträgers (20; 120) mit einem Rumpfspant (10; 110) verbinden und die in Längsrichtung (x-Richtung) des Luftfahrzeugs parallel zur Längsachse des Luftfahrzeugs verlaufende Kräfte zwischen der Fußbodenstruktur (2; 102) und der Rumpfschale (1 ; 101 ) übertragen; dritte Stangen (5; 105), die unterhalb der Fußbodenstruktur (2; 102) angeordnet sind und die in z-Richtung des Luftfahrzeugs parallel zur Hochachse des Luftfahrzeugs verlaufende Kräfte zwischen der Fußbodenstruktur (2; 102) und der Rumpfschale (1 ; 101 ) übertragen; dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsanordnung vierte Stangen (6; 106) aufweist, die jeweils ein Ende (21 ; 121 ) eines Querträgers (20; 120) mit einem Rumpfspant (10; 110) verbinden und die in z-Richtung des Luftfahrzeugs parallel zur Hochachse des Luftfahrzeugs verlaufende Kräfte zwischen der Fußbodenstruktur (2; 102) und der Rumpfschale (1 ; 101 ) übertragen. Luftfahrzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Stangen (3) und die zweiten Stangen (4) in der Ebene (x-y- Ebene) der Fußbodenstruktur (2) verlaufen und dass die vierten Stangen (6) in einer zur x-y-Ebene der Fußbodenstruktur senkrechten Querebene (y-z- Ebene) des Luftfahrzeugs und bezüglich der x-y-Ebene geneigt verlaufen. Luftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dritten Stangen (5; 105) die Querträger (20; 120) mit den Rumpfspanten (10; 110) verbinden, wobei ein jeweiliger Querträger (20; 120) über zumindest zwei mit ihm verbundene dritte Stangen (5; 105) auf einem zugeordneten Rumpfspant (10; 110) abgestützt ist. Luftfahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dritten Stangen (5; 105) jeweils an einem vom jeweiligen Ende (21 ; 121 ) des Querträgers (20; 120) beabstandeten Abstützpunkt am Querträger (20; 120) angebracht sind. Luftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen ersten Stangen (103) und die jeweiligen vierten Stangen (106) gemeinsam in einer Querebene (y-z-Ebene) gelegen sind und dass die ersten Stangen (103) und die vierten Stangen (106) unter einem Winkel zur Ebene (x-y-Ebene) der Fußbodenstruktur (102) angeordnet sind, wobei der Anbringungsort der ersten Stangen (103) am Rumpfspant (110) oberhalb der x-y-Ebene gelegen ist und wobei der Anbringungsort der vierten Stangen (106) am Rumpfspant (110) unterhalb der x-y-Ebene gelegen ist. 6. Luftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der ersten Stangen (3; 103) und/oder der zweiten Stangen (4; 104) und/oder der dritten Stangen (5; 105) und/oder der vierten Stangen (6; 106) längenverstellbar ausgebildet sind. 7. Befestigungsanordnung zum Abstützen einer Querträger (20; 120) und Längsträger (22; 122) aufweisenden Fußbodenstruktur (2; 102) an einer Rumpfspante (10; 110) aufweisenden Rumpfschale (1 ; 101 ) eines Luftfahrzeug, mit mehreren Gruppen von Stangen (3, 4, 5, 6; 103, 104, 105, 106), die die Fußbodenstruktur (2; 102) mit der Rumpfschale (1 ; 101 ) verbinden, nämlich: ersten Stangen (3; 103), die jeweils ein Ende (21 ; 121 ) eines Querträgers (20; 120) mit einem Rumpfspant (10; 110) verbinden und die in Querrichtung (y-Richtung) des Luftfahrzeugs parallel zur Querachse des Luftfahrzeugs verlaufende Kräfte zwischen der Fußbodenstruktur (2; 102) und der Rumpfschale (1 ; 101 ) übertragen; zweiten Stangen (4; 104), die jeweils ein Ende (21 ; 121 ) des Querträgers (20; 120) mit einem Rumpfspant (10; 110) verbinden und die in Längsrichtung (x-Richtung) des Luftfahrzeugs parallel zur Längsachse des Luftfahrzeugs verlaufende Kräfte zwischen der Fußbodenstruktur (2; 102) und der Rumpfschale (1 ; 101 ) übertragen; dritten Stangen (5; 105), die unterhalb der Fußbodenstruktur (2; 102) angeordnet sind und die in z-Richtung des Luftfahrzeugs parallel zur Hochachse des Luftfahrzeugs verlaufende Kräfte zwischen der Fußbodenstruktur (2; 102) und der Rumpfschale (1 ; 101 ) übertragen; dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsanordnung vierte Stangen (6; 106) aufweist, die jeweils ein Ende (21 ; 121 ) eines Querträgers (20; 120) mit einem Rumpfspant (10; 110) verbinden und die in z-Richtung des Luftfahrzeugs parallel zur Hochachse des Luftfahrzeugs verlaufende Kräfte zwischen der Fußbodenstruktur (2; 102) und der Rumpfschale (1 ; 101 ) übertragen. 8. Befestigungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Stangen (3) und die zweiten Stangen (4) in der Ebene (x-y- Ebene) der Fußbodenstruktur (2) verlaufen und dass die vierten Stangen (6) in einer zur x-y-Ebene der Fußbodenstruktur senkrechten Querebene (y-z- Ebene) des Luftfahrzeugs verlaufen. 9. Befestigungsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die dritten Stangen (5; 105) die Querträger (20; 120) mit den Rumpfspanten (10; 110) verbinden, wobei ein jeweiliger Querträger (20; 120) über zumindest zwei mit ihm verbundene dritte Stangen (5; 105) auf einem zugeordneten Rumpfspant (10; 110) abgestützt ist. 10. Luftfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die dritten Stangen (5; 105) jeweils an einem vom jeweiligen Ende (21 ; 121 ) des Querträgers (20; 120) beabstandeten Abstützpunkt am Querträger (20; 120) angebracht sind. 11. Luftfahrzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen ersten Stangen (103) und die jeweiligen vierten Stangen (106) gemeinsam in einer Querebene (y-z-Ebene) gelegen sind und dass die ersten Stangen (103) und die zweiten Stangen (104) unter einem Winkel zur Ebene (x-y-Ebene) der Fußbodenstruktur (102) angeordnet sind, wobei der Anbringungsort der ersten Stangen (103) am Rumpfspant (110) unterhalb der x-y-Ebene gelegen ist und wobei der Anbringungsort der vierten Stangen (106) am Rumpfspant (110) oberhalb der x-y-Ebene gelegen ist. 12. Befestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Stangen (3; 103) und/oder die zweiten Stangen (4; 104) und/oder die dritten Stangen (5; 105) und/oder die vierten Stangen (6; 106) längenverstellbar ausgebildet sind. |
und Befestigungsanordnung für eine Fußbodenstruktur in einem Luftfahrzeug
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Luftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Befestigungsanordnung zur Befestigung einer Fußbodenstruktur in einem Luftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 7.
Beim Einbau eines vorgefertigten Fußbodens in einen vorgefertigten
Luftfahrzeugrumpf besteht bei der klassischen Einbauweise, bei der die Querträger der Fußbodenstruktur fest mit den Rumpfspanten vernietet werden, ein Problem darin, die unterschiedlichen Fertigungstoleranzen, die beim Einbau der
Rumpfspanten in den Flugzeugkörper einerseits und beim Zusammenbau der Fußbodenstruktur andererseits entstehen, auszugleichen. Dabei werden unter anderem die Befestigungsbohrungen in den Rumpfspanten beziehungsweise in den Querträgern der Fußbodenstruktur erst während des Einbaus des Fußbodens in den Rumpf hergestellt. Sind jedoch die Rumpfspanten und/oder die
Fußbodenquerträger aus Kohlefaser-Verbundmaterial gebildet, so entsteht bei dieser Montagetechnik feinster Kohlenstaub, der sich nur schwer wieder aus dem Luftfahrzeug entfernen lässt. Diese Emission von Kohlenstaub ist nicht nur gesundheitsgefährdend für die mit der Montage betrauten Personen, so dass entsprechende Vorsorgemaßnahmen zu treffen sind, sondern der beim Bohren entstehende feine Kohlenstaub, der nicht abgesaugt werden kann, sondern sich im Luftfahrzeug niederschlägt, kann dort zur Korrosion an Aluminiumbauteilen oder zu Kurzschlüssen in elektrischen Komponenten führen.
BESTÄTIGUNGSKOPIE STAND DER TECHNIK
Zur Vermeidung dieser Probleme wurde in der EP 2 030 891 A2 vorgeschlagen, das Fußbodengerüst ausschließlich mittels Stangen an der Rumpfstruktur des
Luftfahrzeugs zu befestigen. Dabei wurden die Stangen an vorgefertigten
Befestigungspunkten der Rumpfspante und der Querträger angebracht und ein Toleranzausgleich erfolgte über eine Längsverstellbarkeit dieser
Befestigungsstangen. Bei dieser bekannten Art der Befestigung des
Fußbodengerüstes im Luftfahrzeugrumpf wurden zwei Gruppen von Stangen verwendet, nämlich erste Stangen, die sich in der horizontalen Ebene der
Fußbodenstruktur erstrecken und Kräfte in Querrichtung sowie in Längsrichtung des Luftfahrzeugs zwischen der Fußbodenstruktur und der Rumpfschale übertragen, und zweite Stangen, die unterhalb der Fußbodenstruktur die Fußbodenquerträger mit den Rumpfspanten verbinden und Kräfte in Vertikalrichtung, also Kräfte parallel zur Luftfahrzeughochachse, zwischen der Fußbodenstruktur und der Rumpfschale übertragen. Die den Fußboden in Vertikalrichtung abstützenden Stangen sind dabei in seitlichem Abstand zu den Enden eines jeweiligen Querträgers angeordnet, wobei jeder Querträger von zwei vertikalen Stangen abgestützt wird. Das Vorsehen weiterer Stangen unterhalb des Fußbodens zur Abstützung von Vertikalkräften ist nicht möglich, da ansonsten der freie Durchgang in dem unterhalb des Fußbodens befindlichen Laderaum, der für das Be- und Entladen von Gepäckcontainern oder Frachtcontainern benötigt wird, nicht mehr gewährleistet ist.
Ein Nachteil dieser aus der EP 2 030 891 A2 bekannten Befestigungsanordnung besteht darin, dass die auf den Fußboden einwirkenden Lasten eine große
Durchbiegung der Querträger in deren Mitte erzeugen und damit ein großes
Biegemoment in der Querträgermitte verursachen, wobei das Biegemoment vom Angriffspunkt der vertikalen Stützstangen zur Querträgermitte hin kontinuierlich ansteigt. Dieses Biegemoment ist deutlich größer als das Biegemoment, das auf einen in der klassischen Weise direkt mit dem Rumpfspant vernieteten Querträger einwirkt. Insbesondere dann, wenn zur Gewichtseinsparung die Querträger der
Fußbodenstruktur aus Kohlefaser-Verbundmaterial hergestellt werden sollen, ist dieser bei der aus der EP 2 030 891 A2 bekannten Befestigungsanordnung auftretende Biegemomentenverlauf nachteilig, da die Querträger entsprechend verstärkt werden müssen und somit der durch die Kohlefaser-Verbundbauweise erzielbare Gewichtsvorteil teilweise wieder aufgehoben wird.
Die US 2008/0217478 A1 offenbart eine Befestigungsanordnung für den Fußboden in einem Luftfahrzeug, wobei links und rechts am Rumpfspant schräg nach unten und schräg nach oben einwärts gerichtete Befestigungsflansche vorgesehen sind, die eine U-förmige Aufnahmeschiene halten, welche sich in
Luftfahrzeuglängsrichtung an der linken und an der rechten Innenseite des Rumpfes erstreckt. Die Öffnung dieser Schiene ist dabei zur Mitte des Luftfahrzeugs gerichtet, so dass der in Form einer Honigwabenplatte ausgebildete Fußboden in die Schienen eingeschoben werden kann.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein gattungsgemäßes
Luftfahrzeug sowie eine gattungsgemäße Befestigungsanordnung anzugeben, bei dem beziehungsweise der zwar die Vorteile des aus der EP 2 030 891 A2 bekannten Standes der Technik verwirklicht sind, wobei aber andererseits ein günstiger Biegemomentenverlauf in den Querträgern der Fußbodenstruktur gewährleistet ist.
Die das Luftfahrzeug betreffende Aufgabe wird durch die Merkmale des
Patentanspruchs 1 gelöst.
Ein Luftfahrzeug mit einer Rumpfspante aufweisenden Rumpfschale und einer Querträger und Längsträger aufweisenden Fußbodenstruktur ist mit einer
Befestigungsanordnung zum Abstützen der Fußbodenstruktur an der Rumpfschale versehen, wobei die Befestigungsanordnung mehrere Gruppen von Stangen aufweist, die die Fußbodenstruktur mit der Rumpfschale verbinden. Erste Stangen verbinden jeweils ein Ende eines Querträgers mit einem Rumpfspant und übertragen in Querrichtung des Luftfahrzeugs parallel zur
Luftfahrzeugquerachse verlaufende Kräfte zwischen der Fußbodenstruktur und der Rumpfschale.
Zweite Stangen verbinden jeweils ein Ende eines Querträgers mit einem
Rumpfspant und übertragen in Längsrichtung des Luftfahrzeugs parallel zur
Luftfahrzeug-Längsachse verlaufende Kräfte zwischen der Fußbodenstruktur und der Rumpfschale.
Dritte Stangen, die unterhalb der Fußbodenstruktur angeordnet sind, übertragen parallel zur Hochachse des Luftfahrzeugs verlaufende Kräfte zwischen der
Fußbodenstruktur und der Rumpfschale.
Erfindungsgemäß sind zusätzlich vierte Stangen in der Befestigungsanordnung vorgesehen, die jeweils ein Ende eines Querträgers mit einem Rumpfspant verbinden und die in einer Vertikalrichtung des Luftfahrzeugs, also parallel zur Hochachse des Luftfahrzeugs, verlaufende Kräfte zwischen der Fußbodenstruktur und der Rumpfschale übertragen.
Wenn in dieser Patentanmeldung von in eine bestimmte Richtung orientierten Kräften gesprochen wird, dann sind davon auch in diese Richtung orientierte Kraftkomponenten zusammengesetzter Kräfte umfasst.
VORTEILE
Dieses erfindungsgemäße Vorsehen zusätzlicher vierter Stangen zur Abstützung von in Richtung der Luftfahrzeughochachse oder parallel dazu verlaufenden
Kräften, nicht nur durch die dritten Stangen, sondern auch durch die am jeweiligen seitlichen Ende der Fußbodenquerträger vorgesehenen vierten Stangen führt zu einem deutlich günstigeren Biegemomentenverlauf im jeweiligen
Fußbodenquerträger. Dabei ist das Biegemoment in der Querträgermitte und damit auch die dortige Durchbiegung deutlich geringer als beim Stand der Technik gemäß der EP 2 030 891 A2. Der Fußbodenquerträger kann bei der erfindungsgemäßen Lösung daher wesentlich leichter gebaut werden.
Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale des
erfindungsgemäßen Luftfahrzeugs sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 6.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verlaufen die ersten Stangen und die zweiten Stangen in der Ebene der Fußbodenstruktur und die vierten
Stangen verlaufen in einer zu dieser Ebene senkrechten Querebene und bezüglich der Ebene der Fußbodenstruktur geneigt.
Vorteilhaft ist es auch, wenn die dritten Stangen die Querträger mit den
Rumpfspanten unmittelbar verbinden, wobei ein jeweiliger Querträger über zumindest zwei mit ihm verbundene dritte Stangen auf einem zugeordneten
Rumpfspant abgestützt ist.
Dabei ist es besonders von Vorteil, wenn die dritten Stangen jeweils an einem vom jeweiligen Ende des Querträgers beabstandeten Abstützpunkt am Querträger angebracht sind.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die jeweiligen ersten
Stangen und die jeweiligen zweiten Stangen gemeinsam in einer Querebene gelegen, wobei die ersten Stangen und die vierten Stangen unter einem Winkel zur Ebene der Fußbodenstruktur angeordnet sind und wobei der Anbringungsort der ersten Stangen am Rumpfspant oberhalb der Ebene der Fußbodenstruktur und der Anbringungsort der vierten Stangen am Rumpfspant unterhalb der Ebene der Fußbodenstruktur gelegen ist. Diese Ausgestaltungsform besitzt den Vorteil, dass sowohl die ersten Stangen, als auch die vierten Stangen Kraftkomponenten in
Querrichtung und Kraftkomponenten in Richtung parallel zur Luftfahrzeughochachse abstützen können. Weiter vorteilhaft ist eine Ausgestaltungsform, bei der zumindest einige der ersten Stangen und/oder der zweiten Stangen und/oder der dritten Stangen und/oder der vierten Stangen längenverstellbar ausgebildet sind. Dadurch wird die Anpassung an Fertigungstoleranzen beim Einbau der Fußbodenstruktur in den Luftfahrzeugrumpf auf einfache Weise ermöglicht.
Die die Befestigungsanordnung betreffende Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 7 gelöst. Die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung zum Abstützen einer Querträger und Längsträger aufweisenden Fußbodenstruktur an einer Rumpfspante
aufweisenden Rumpfschale eines Luftfahrzeug, umfasst mehrere Gruppen von Stangen, die die Fußbodenstruktur mit der Rumpfschale verbinden.
Erste Stangen verbinden jeweils ein Ende eines Querträgers mit einem Rumpfspant und übertragen die in Querrichtung (y-Richtung) des Luftfahrzeugs parallel zur
Querachse des Luftfahrzeugs verlaufenden Kräfte zwischen der Fußbodenstruktur und der Rumpfschale. Zweite Stangen verbinden jeweils ein Ende des Querträgers mit einem Rumpfspant und übertragen die in Längsrichtung (x-Richtung) des Luftfahrzeugs parallel zur Längsachse des Luftfahrzeugs verlaufenden Kräfte zwischen der Fußbodenstruktur und der Rumpfschale. Dritte Stangen sind unterhalb der Fußbodenstruktur angeordnet und übertragen die in z-Richtung des
Luftfahrzeugs parallel zur Hochachse des Luftfahrzeugs verlaufenden Kräfte zwischen der Fußbodenstruktur und der Rumpfschale. Erfindungsgemäß weist die Befestigungsanordnung vierte Stangen auf, die jeweils ein Ende eines Querträgers mit einem Rumpfspant verbinden und die in z-Richtung parallel zur Hochachse des Luftfahrzeugs verlaufende Kräfte zwischen der Fußbodenstruktur und der
Rumpfschale übertragen.
Vorteilhafte Weiterbildungen dieser erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung sind in den verbleibenden Unteransprüchen angegeben und weisen jene Vorteile auf, die bereits in Verbindung mit den entsprechenden, das Luftfahrzeug
betreffenden Ansprüchen angegeben sind. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit zusätzlichen Ausgestaltungsdetails und weiteren Vorteilen sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ausschnitt-Innenansicht einer ersten
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Luftfahrzeugs mit der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung;
Fig. 2 eine Ansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Befestigungsanordnung in Luftfahrzeuglängsrichtung gesehen;
Fig. 3 den Ausschnitt III aus der Fig. 2; und
Fig. 4 eine Ansicht des Endes eines Querträgers in Richtung des Pfeils IV in
Fig. 3.
DARSTELLUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
In Fig. 1 ist ein Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Luftfahrzeugs in einer perspektivischen Innenansicht des Luftfahrzeugrumpfes dargestellt. Die
Rumpfschale 1 ist mit im Wesentlichen ringförmigen, in Luftfahrzeuglängsrichtung voneinander beabstandeten Rumpfspanten 10 sowie in Umfangsrichtung des Rumpfes voneinander beabstandeten Rumpflängsträgern 12 gebildet. Auf das aus den Rumpfspanten 10 und den Rumpflängsträgern 12 gebildete Strukturgerüst ist außen eine Rumpfhaut 14 aufgebracht. Eine üblicherweise vorgesehene
Innenverkleidung der Rumpfschale ist in der Darstellung der Fig. 1 nicht gezeigt.
Eine innerhalb der Rumpfschale 1 vorgesehene Fußbodenstruktur 2 ist aus Querträgern 20 und Längsträgern 22 gebildet. Von der Fußbodenstruktur 2 ist in Fig. 1 nur ein Ausschnitt dargestellt. Die Fußbodenstruktur 2 ist nach Fertigstellung mit auf den Querträgern 20 aufliegenden (nicht gezeigten) Fußbodenplatten versehen und die Längsträger 22 sind auf ihrer Oberseite üblicherweise mit
Sitzschienen versehen, in welchen Passagiersitze verankert werden können.
Die Enden 21 der Querträger 20 sind jeweils über in Richtung der Querträger verlaufende erste Stangen 3 an einem zugeordneten Rumpfspant 10 befestigt. Zweite Stangen 4 verbinden das Ende 21 eines jeweiligen Querträgers 20 mit einem Rumpfspant, der dem diesem Querträger 20 zugeordneten Rumpfspant 10 benachbart ist, so dass die zweiten Stangen 4 unter einem spitzen Winkel zur Luftfahrzeugquerrichtung, also schräg zum jeweiligen Querträger 20, verlaufen.
Sowohl die ersten Stangen 3, als auch die zweiten Stangen 4 liegen in der Ebene der Fußbodenstruktur, also in der x-y-Ebene des Luftfahrzeugs. Sie bilden ein in dieser Ebene gelegenes Fachwerk zur seitlichen Anbindung der Fußbodenstruktur 2 an die Rumpfschale 1. Zwar ist in Fig. 1 nur ausschnittsweise die Anbindung der Fußbodenstruktur 2 an die Rumpfschale 1 auf einer Längsseite des Luftfahrzeugs gezeigt, doch ist die Anbindung auf der anderen Längsseite in analoger Weise ausgebildet.
Zur Befestigung der ersten Stangen 3 an dem jeweils zugeordneten Rumpfspant 10 beziehungsweise der ersten Stangen 3 und der zweiten Stangen 4 an dem jeweils zugeordneten Rumpfspant 10 sind vorzugsweise aus Titan gefertigte Beschläge 16 beziehungsweise 18 vorgesehen, die an der Rumpfschale 1 befestigt sind. Die Beschläge 16, die lediglich der Anbringung der ersten Stangen 3 an der
Rumpfschale 1 dienen, sind nur am zugeordneten Rumpfspant angebracht. Die Beschläge 18, die sowohl der Befestigung einer ersten Stange 3, als auch einer zweiten Stange 4 an der Rumpfschale 1 dienen, sind als Eckbeschläge ausgebildet und an einem Rumpfspant 10 sowie einem zugeordneten Längsträger 12
angebracht. Das Vorsehen derartiger Beschläge 16, 18 ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Rumpfspante 10 und/oder die Rumpflängsträger 12 nicht aus Metall, sondern aus einem Verbundmaterial wie beispielsweise
Kohlefaserverbundwerkstoff (CFK) bestehen. Wie aus der Zeichnung zu erkennen ist, sind die in Querrichtung verlaufenden ersten Stangen 3 an jedem Rumpfspant 10 und an jedem Querträger 20 auf beiden Längsseiten der Fußbodenstruktur vorhanden. Die unter einem schrägen Winkel zum Querträger 30 verlaufenden zweiten Stangen 4 sind lediglich an jedem zweiten Rumpfspant 10 beziehungsweise an jedem zweiten Querträger 20 angebracht.
Die unter dem spitzen Winkel (insbesondere im Winkelbereich zwischen 30° und 60°) zur Querrichtung verlaufenden zweiten Stangen 4 übertragen vorwiegend in Luftfahrzeuglängsrichtung x verlaufende Kräfte.
Dritte Stangen 5 sind unterhalb der Fußbodenstruktur 2 angeordnet und verlaufen im Wesentlichen senkrecht zur x-y-Ebene der Fußbodenstruktur in z-Richtung parallel zur Hochachse des Luftfahrzeugs. Die dritten Stangen 5 sind jeweils auf der linken Seite und auf der rechten Seite der Fußbodenstruktur unterhalb eines zugeordneten Querträgers 20 gelegen und verbinden diesen mit dem unter ihm durchlaufenden Rumpfspant 10. Der Abstützpunkt, an welchem eine dritte Stange 5 am Querträger 20 angebracht ist, ist vom jeweiligen Ende 21 des Querträgers 20 nach innen, zur Luftfahrzeugmitte hin, beabstandet. Die dritten Stangen 5 sind ausgelegt, um in z-Richtung senkrecht zur x-y-Ebene der Fußbodenstruktur 2 verlaufende Kräfte in die Rumpfschale 1 einzuleiten.
Weiterhin sind bei der in Fig. 1 gezeigten Befestigungsanordnung vierte Stangen 6 vorgesehen, die das Ende 21 eines jeden Querträgers 20 ebenfalls mit dem diesem Ende 21 benachbart gelegenen Rumpfspant 10 verbinden, aber in einem spitzen Winkel zur x-y-Ebene der Fußbodenstruktur 2 verlaufen. Die ersten Stangen 3 und die vierten Stangen 6 liegen somit in einer gemeinsamen Querebene (y-z-Ebene). Auch die vierten Stangen 6 sind am jeweiligen Rumpfspant 10 mittels Beschlägen 19 angebracht.
Während die ersten Stangen 3 nur in y-Richtung, also in Querrichtung, auftretende Kräfte von der Fußbodenstruktur 2 in die Rumpfschale 1 übertragen können, sind die schräg stehenden vierten Stangen 6 in der Lage, neben in y-Richtung verlaufenden Querkraftkomponenten auch in z-Richtung verlaufende Kraftkomponenten zwischen der Fußbodenstruktur 2 und der Rumpfschale 1 abzustützen. Die in z-Richtung verlaufenden Kräfte zwischen der Fußbodenstruktur 2 und der Rumpfschale 1 werden somit sowohl über die unterhalb der
Fußbodenstruktur 2 gelegenen und als Stützstangen ausgebildeten dritte Stangen 5, als auch über die am jeweiligen Ende 21 der Querträger 20 angreifenden schräg zur Ebene der Fußbodenstruktur 2 verlaufenden vierten Stangen 6 abgestützt, was zu einem verbesserten Biegemomentenverlauf im jeweiligen Querträger 20 führt und die Durchbiegung des Querträgers 20 deutlich reduziert.
Eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftfahrzeugs und der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung wird nachstehend in Verbindung mit den Fig. 2 bis 4 beschrieben. Dabei sind die Bezugszeichen gleichartiger
Komponenten um den Wert 100 erhöht.
Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung einen Vertikalschnitt durch den Rumpf eines Luftfahrzeugs, beispielsweise eines Flugzeugs, auf einer Seite des Rumpfes. Die andere Seite ist spiegelbildlich ausgebildet und daher nicht dargestellt. Fig. 3 zeigt die Einzelheit III aus Fig. 2 in vergrößerter Darstellung.
Die Rumpfschale 101 weist im Wesentlichen kreisringförmige Rumpfspante 110 auf, auf denen an der radialen Außenseite die Rumpfhaut 114 aufgebracht ist. In das Innere des Rumpfes ist eine Fußbodenstruktur 102 eingesetzt, die über Stangen mit der Rumpfschale 101 verbunden ist. Die Fußbodenstruktur 102 weist Querträger 120 und Längsträger 122 auf und ist an der Oberseite mit (nicht gezeigten)
Fußbodenplatten belegt, die den Fußboden einer Passagierkabine bilden.
Die Querträger 120 sind jeweils an jedem ihrer beiden Enden 121 über erste
Stangen 03 und vierte Stangen 106 mit einem benachbarten Rumpfspant verbunden. Der Anbringungsort 103' der ersten Stangen 103 am Rumpfspant 1 0 ist dabei oberhalb der x-y-Ebene der Fußbodenstruktur 102 gelegen und der Anbringungsort 106' der vierten Stangen 106 ist unterhalb der x-y-Ebene gelegen. Auf diese Weise können sowohl die ersten Stangen 103, als auch die vierten Stangen 106 seitlich (in y-Richtung) gerichtete Kräfte und vertikal (in z-Richtung) gerichtete Kräfte von der Fußbodenstruktur 102 in den Rumpfspant 110 einleiten. Wie auch bei der ersten Ausführungsform, die in Fig. 1 gezeigt ist, so ist auch bei der in Fig. 2 gezeigten zweiten Ausführungsform an jedem zweiten Querträger 120 eine zweite Stange 104 an seinem jeweiligen seitlichen Ende 121 angebracht, die sich in der x-y-Ebene erstreckt und die zu einem Ringspant 110 führt und dort befestigt ist, der dem mit der ersten Stange 103 und der vierten Stange 106 verbundenen Ringspant in Luftfahrzeuglängsrichtung benachbart ist. Die zweite Stange 104 ist daher in der Lage, neben in y-Richtung verlaufenden Querkräften auch in x-Richtung verlaufende Längskräfte von der Fußbodenstruktur 102 in die Rumpfstruktur 101 einzuleiten.
Unterhalb der Fußbodenstruktur 102 sind dritte Stangen 105 vorgesehen, die die Kräfte aus der Fußbodenstruktur 102 in Vertikalrichtung (z-Richtung) in die
Rumpfschale 101 einleiten. Die dritten Stangen 105 sind an einem vom jeweiligen Ende 121 des Querträgers 120 beabstandeten Abstützpunkt 123 mittels
Befestigungslaschen 125 am Querträger 120 angebracht und erstrecken sich in z- Richtung nach unten, wo das andere Ende der Befestigungsstange 105 mit dem zugeordneten Ringspant 110 verbunden ist.
Einige oder alle der Befestigungsstangen 103, 104, 105, 106 können in dem
Fachmann bekannter Weise längenverstellbar ausgebildet sein, um beim Einbau der Fußbodenstruktur 102 in die Rumpfschale 101 Fertigungstoleranzen
ausgleichen zu können.
Die Befestigung der ersten Stangen 103, der zweiten Stangen 104 und der vierten Stangen 106 am Querträger 120 und am Rumpfspant 110 wird nachstehend in Verbindung mit den Fig. 3 und 4 näher erläutert. Der Querträger 120 ist an jedem seiner beiden seitlichen Enden mit einer als Winkel ausgebildeten Verstärkungslasche 126 ausgebildet, die mittels einer Vielzahl von Nieten 127 mit dem Querträger 120 fest verbunden ist. Dazu ist ein vertikaler Schenkel 126' der Lasche 126 mit dem vertikalen Mittelabschnitt 120' des Querträgers 120 in gegenseitige Anlage gebracht und mit diesem vernietet. Ein horizontaler unterer Abschnitt 126" der Lasche 126 erstreckt sich parallel zur x-y- Ebene und weist eine Aufnahmebohrung 126"' auf, in der die zweite Stange 104 mittels eines Schraubbolzens 128 so befestigt ist, dass sie geringfügig um die Achse 128' des Schraubbolzens schwenkbar ist, um Fertigungstoleranzen ausgleichen zu können.
Die erste Stange 103 und die vierte Stange 106 sind mittels eines weiteren
Schraubbolzens 129, der eine Befestigungsbohrung im Querträger 120 und in der Lasche 126 durchdringt, im Bereich der Lasche 126 am Querträger 120 ebenfalls so befestigt, dass sie eine geringfügige Schwenkbewegung um die Längsachse 129' des Schraubbolzens 129 vollführen können, was ebenfalls dem Ausgleich von Fertigungstoleranzen dient. Im Bereich der Anbringung der ersten Stange 103 am Rumpfspant 110 ist der Rumpfspant 110 mit einer metallenen Verstärkungsplatte 116 versehen, die insbesondere dann vorgesehen ist, wenn der Rumpfspant aus einem Kohlefaser- Verbundwerkstoff besteht. Die erste Stange 103 ist am Rumpfspant mittels eines die Wandung des Rumpfspants und die Verstärkungsplatte durchdringenden Bolzens 116' befestigt, wobei auch hier eine geringfügige Verschwenkung der ersten Stange 103 um die Achse des Bolzens 116' möglich ist. Soll die Wandung des Rumpfspants 110 nicht durch das Vorsehen einer Durchtrittsbohrung für den Bolzen 116' geschwächt werden, so kann die Verstärkungsplatte 116, wie in Fig. 1 gezeigt ist, als Lasche ausgebildet sein und die erste Stange 103 kann an dem über den Rumpfspant nach innen hervorstehenden Abschnitt dieser Lasche mittels des Bolzens angelenkt sein.
Auch im Befestigungsbereich der vierten Stange 106 am Rumpfspant 110 ist eine Verstärkungsplatte 119 vorgesehen, die mittels einer Vielzahl von Nieten mit dem Rumpfspant 110 verbunden ist. Die vierte Stange 106 ist auf die gleiche Weise wie die erste Stange 103 mittels eines die Wandung des Rumpfspants 110 und die Verstärkungsplatte 119 durchdringenden Bolzens 119' am Rumpfspant 110 angelenkt. Auch dieser Anlenkpunkt der vierten Stangen 106 kann, wie im Beispiel der Fig. 1 gezeigt ist, an einem über den Rumpfspant hervorstehenden Abschnitt der als Lasche ausgebildeten metallenen Befestigungsplatte 119 vorgesehen sein, so dass auch hier der Rumpfspant nicht durch eine Befestigungsbohrung geschwächt wird.
Bezugszeichen in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen dienen lediglich dem besseren Verständnis der Erfindung und sollen den Schutzumfang nicht einschränken.
Bezugszeichenliste
Es bezeichnen:
1 Rumpfschale
2 Fußbodenstruktur
3 erste Stangen
4 zweite Stangen
5 dritte Stangen
6 vierte Stangen
10 Rumpfspant
12 Rumpflängsträger
14 Rumpfhaut
16 Beschläge
18 Beschläge
19 Beschläge
20 Querträger
21 Ende des Querträgers 20
22 Längsträger
30 Querträger
101 Rumpf schale
102 Fußbodenstruktur
103 erste Stangen
103' Anbringungsort der ersten Stangen 103
104 zweite Stangen
105 dritte Stangen
106 vierte Stangen
106' Anbringungsort der vierten Stangen 106
110 Rumpfspant
114 Rumpfhaut
116 Verstärkungsplatte
116' Bolzen 119 Verstärkungsplatte
119' Bolzen
120 Querträger
120' Mittelabschnitt
121 Ende des Querträgers 120
122 Längsträger
123 Abstützpunkt
125 Befestigungslaschen
126 Verstärkungslasche
126' vertikaler Schenkel
126" horizontaler unterer Abschnitt
126"' Aufnahmebohrung
127 Nieten
128 Schraubbolzen
128' Achse des Schraubbolzens 128
129 Schraubbolzen
129' Längsachse des Schraubbolzens 129