Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antrieb einer Welle eines Strahltriebwerks zu Inspektionszwecken .

Strahltriebwerke von Flugzeugen müssen regelmäßig inspiziert werden, um die Einhaltung der technischen Sicherheitsanforde rungen zu überprüfen und evtl. Beschädigung frühzeitig zu er kennen. Insbesondere für Inspektionen während das Strahltrieb werk am Flugzeug montiert ist (on-wing) , werden seitliche Klappen am Strahltriebwerk geöffnet und/oder einzelne Bauteile entfernt, sodass ein Techniker unmittelbar oder mit Hilfe ei nes Boroskops ins Innere des Strahltriebwerks blicken kann.

Zur Inspektion des drehbaren Teils des Strahltriebwerkes ist es weiterhin bekannt, dieses so an einer Sichtöffnung des Strahltriebwerks oder an einem in das Strahltriebwerk einge führten Boroskop vorbeizuführen, dass nacheinander der gesamte Umfang des drehbaren Teils des Strahltriebwerkes an der Sicht öffnung oder dem Blickfeld des Boroskops vorbeigeführt wird. Selbstverständlich ist es auch möglich, den drehbaren Teil des Strahltriebwerks so zu verfahren, dass ein vorgegebener Ab schnitt des drehbaren Teils durch die Sichtöffnung oder das Boroskop einsehbar ist.

Um denjenigen drehbaren Teil des Strahltriebwerks, der die Fanblades sowie wenigstens eine Niedrigdruckturbinenstufe um fasst, zu inspizieren, sind regelmäßig zwei Techniker erfor derlich. Der eine Techniker überprüft durch ein Boroskop nach einander die einzelnen Turbinenschaufeln der fraglichen Turbi nenstufen, während der andere Techniker die einzelnen Turbi nenschaufeln durch Drehen der damit drehfest verbundenen Fan blades am Boroskop vorbeiführt. Nachteilig hieran ist, dass für die Inspektion der genannten Turbinenschaufeln zwei Ar beitskräfte gebunden sind. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die im Stand der Technik bekannten Nachteile vermieden oder zumindest reduziert werden können.

Gelöst wird diese Aufgabe durch Vorrichtungen gemäß dem Haupt anspruch. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der ab hängigen Ansprüche.

Demnach betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Antrieb einer Welle eines Strahltriebwerks zu Inspektionszwecken um fassend eine Antriebseinheit mit einem mit der Welle mitrotie renden Teil, wobei der mitrotierende Teil der Antriebseinheit zur lösbaren drehfesten Formschlussverbindung mit dem Fandisk der Welle ausgebildet ist.

Die Erfindung hat erkannt, dass das Drehen derjenigen Welle eines Strahltriebwerks, an der die Fanblades des Triebwerks angeordnet sind, durch eine geeignete Vorrichtung erreicht werden kann. Durch Drehen dieser Welle werden auch damit un mittelbar oder über ein Getriebe verbundene Komponenten des Strahltriebwerks, wie z. B. die Turbinenschaufeln einer Stufe einer Niedrigdruckturbine, in Rotation versetzt. Die fragli chen Komponenten können so, wie beschrieben, inspiziert wer den. Dabei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass eine geeignete Vorrichtung - um deutliche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik zu bieten - handlich und einfach in der Handhabung sein muss. Eben dies wird durch die erfindungsgemä ßen Vorrichtungen erreicht .

Zunächst werden einige in Zusammenhang mit der Erfindung ver wendete Begriffe erläutert.

Mit „Strahltriebwerk" ist ein auf dem Prinzip einer Gasturbine basierendes Flugzeugtriebwerk bezeichnet. Insbesondere umfasst der Begriff Mantelstromtriebwerke, bei denen die eigentliche Gasturbine von einem äußeren Luftstrom ummantelt ist, wobei der äußere Luftstrom durch den sog. „Fan" des Triebwerks be schleunigt wird, der eine Vielzahl von „Fanblades" umfasst.

Der Fan kann ummantelt oder in der sog. Open-Rotor-Bauweise ausgeführt sein. Auch ein Propellerturbinenluftstrahltriebwerk (Turboprop) ist ein Strahltriebwerk im Sinne der vorliegenden Erfindung, wobei die einzelnen Schaufelblätter des Propellers aus Gründen der Übersichtlichkeit in Zusammenhang mit der Er findung ebenfalls als Fanblades bezeichnet werden.

Die Fanblades sind mit ihren jeweiligen Füßen an einer sog. „Fandisk" befestigt, die drehfest mit einer Welle des Strahl triebwerks - bspw. mit der Niederdruckwelle - verbunden oder aber über ein Getriebe an eine entsprechende Welle angebunden ist. Der Fandisk ist in beiden Fällen aber grundsätzlich koa xial zu der oder den Wellen des Strahltriebwerks ausgerichtet.

An dem Fandisk ist regelmäßig ein sog. „Spinner" befestigt.

Bei einem „Spinner" handelt es sich um eine stromlinienförmige Verkleidung der Welle des Strahltriebwerks am Triebwerksein lass. Die Befestigung des Spinners erfolgt regelmäßig durch Schraubverbindungen, bei denen Schrauben oder Bolzen in Gewin debohrungen in dem Fandisk eingreifen. Der Fandisk kann dar über hinaus natürlich auch losgelöst von einer Spinner-Befes tigung Gewindebohrungen aufweisen. Die Gewindebohrungen ver laufen jedoch in beiden Fällen in der Regel in axialer Rich tung .

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Antriebseinheit, in einen mit der Welle des Strahltriebwerks mitrotierenden Teil und einen nicht-mitrotierenden Teil unterteilt. Die An triebseinheit ist dabei so ausgebildet, dass sich die beiden Teile der Antriebseinheit relativ zu einander antreiben las sen, dass sich eine relative Rotationsbewegung zwischen den beiden Teilen ergibt. Der mitrotierende Teil der Antriebseinheit ist zur drehfesten Verbindung mit dem Fandisk eines Triebwerks ausgebildet. Die Verbindung soll dabei durch Formschluss erreicht werden und ist grundsätzlich lösbar. Der Formschluss kann bspw. durch Schraubverbindungen erreicht werden, aber auch andere form schlüssige Verbindungen sind möglich.

Ist die Vorrichtung für einen bestimmten Strahltriebwerkstyp ausgestaltet, kann der mitrotierende Teil der Antriebseinheit eine an die Form des Fandisks dieses Strahltriebwerkstyps an gepasste Form und insbesondere Befestigungsmöglichkeiten auf weisen. Soll die erfindungsgemäße Vorrichtung für verschiedene Strahltriebwerkstypen verwendet werden können, kann der mitro tierende Teil der Antriebseinheit so ausgestaltet sein, dass er sich jeweils mit den Fandisks der einzelnen Strahltrieb werkstypen verbinden lässt.

Es ist bevorzugt, wenn der mitrotierende Teil der Antriebsein heit wenigstens zwei Durchgangsöffnungen in einer solchen An ordnung aufweist, dass sich zumindest zwei Durchgangsöffnungen mit an dem Fandisk vorhandenen Öffnungen, vorzugsweise Gewin debohrungen, koaxial ausrichten lassen. Die fraglichen Durch gangöffnungen können dann zur Herstellung einer formschlüssi gen Verbindung, bspw. einer Schraubverbindung, genutzt werden, wobei die dafür genutzten Durchgangsöffnungen am mitrotierende Teil der Antriebseinheit so angeordnet sind, dass die Dreh achse des mitrotierenden Teils der Antriebseinheit im montier ten Zustand gegenüber dem nicht-mitrotierende Teil koaxial mit der Welle des Strahltriebwerks ausgerichtet ist. Die Antriebs einheit lässt sich also mit zwei oder mehr Verbindungselemen ten, wie bspw. Schrauben oder Bolzen, an dem Fandisk per Form schluss befestigen, sodass eine koaxiale Ausrichtung der An triebseinheit mit der Welle gegeben ist. An dem mitrotierenden Teil der Antriebseinheit kann dabei eine Vielzahl von Durchgangöffnungen von denen für die letztendli che Befestigung an einem Fandisk aber nur ein Teil - wenigs tens zwei - tatsächlich genutzt werden. Durch geeignete Anord nung der Durchgangsöffnungen lässt sich die Antriebseinheit mit unterschiedlichen Fandisks formschlüssig verbinden bzw. an den darauf angeordneten Öffnungen befestigen, sodass die An triebseinheit für verschiedene Strahltriebwerkstypen verwendet werden kann .

Damit die erfindungsgemäße Vorrichtung und insbesondere die Antriebseinheit ein letztendlich zur Rotation der Welle des Strahltriebwerks führende Drehmoment aufbringen kann, ist es erforderlich, dass der nicht-mitrotierende Teil der Antriebs einheit ortsfest - also nicht beweglich - ist oder zumindest ein geeignetes Gegenmoment aufbringen kann.

In einer ersten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass der nicht-mitrotierende Teil der Antriebseinheit ein Gestänge, vorzugsweise ein Teleskopgestänge zur Abstützung an dem Ge häuse des Strahltriebwerkes aufweist. Durch ein entsprechendes Gestänge kann der nicht-mitrotierende Teil der Antriebseinheit ortsfest und damit u. a. auch drehfest gegenüber dem Gehäuse des Strahltriebwerks gesichert werden. Eine relative Drehung der beiden Teile der Antriebseinheit zueinander hat dann un mittelbar eine Drehung der Welle des Strahltriebwerks zur Folge .

Das Gestänge kann dabei fest mit der Antriebseinheit verbunden sein. Es ist aber bevorzugt, wenn das Gestänge lösbar an der Antriebseinheit befestigbar ist. Die erfindungsgemäße Vorrich tung lässt sich dann regelmäßig kleiner Zusammenlegen, wodurch der Transport der Vorrichtung erleichtert wird. Auch ist es möglich, dass - sofern das Gestänge aus Standardteilen besteht - zu einem entfernten Einsatz der Vorrichtung lediglich die Antriebseinheit ggf. mit dem wenigstens einen Gurtband zu transportieren ist und auf ein vor Ort vorhandenes Gestänge aus entsprechenden Standardteilen zurückgegriffen werden kann.

In einer alternativen Ausführungsvariante ist an dem nicht- mitrotierenden Teil der Antriebseinheit ein Auslegerarm für ein Kontergewicht vorgesehen, welches zur Aufbringung eines Momentes auf die Welle geeignet ist. Bspw. kann ein entspre chendes Kontergewicht an dem freien Ende des Auslegers befes tigt sein, sodass sich bei jeder Auslenkung des Auslegers aus der Lotrechten ein auf die Welle des Strahltriebwerkes wirken des Drehmoment ergibt. Es ist auch möglich, zwei Konterge wichte jeweils an den Enden einer zentrisch gelagerten Tra verse als Ausleger vorzusehen, sodass sich durch das Herausbe wegen des Auslegers aus der Horizontalen ein Drehmoment auf die Welle des Strahltriebwerks ergibt. Selbstverständlich sind noch andere Ausführungsvarianten von Ausleger und Konterge wicht denkbar. Unabhängig von der letztendlichen Ausführung des Auslegers gilt jedoch, dass eine Auslenkung des Auslegers grundsätzlich durch eine relative Rotation der beiden Teile der Antriebseinheit zueinander und aufgrund des Trägheitsmo ments der Welle des Strahltriebwerks erreicht wird.

Das Kontergewicht kann integraler Bestandteil der Vorrichtung sein. Es ist jedoch bevorzugt, wenn das Kontergewicht derart austauschbar gestaltet ist, dass ein am jeweiligen Einsatzort der Vorrichtung bereits vorhandenes Gewicht oder sonstige Masse als Kontergewicht genutzt werden kann. Es ist auch mög lich, dass das Kontergewicht als Aufnahmebehälter für Flüssig keit - bspw. als Flüssigkeitssack - ausgestaltet ist, wobei sich die letztendlich erforderliche Masse durch ein wahlweises Füllen des Aufnahmebehälters mit Flüssigkeit, wie bspw. Was ser, erreicht wird. Um den Fandisk vor Beschädigungen zu schützen, ist es bevor zugt, wenn eine zum Anliegen an dem Fandisk vorgesehene Kon taktfläche des mitrotierenden Teils der Antriebseinheit mit einer elastischen Oberflächenbeschichtung versehen ist oder ein zwischen dem mitrotierenden Teil der Antriebseinheit und dem Fandisk anordenbares elastisches Element vorgesehen ist. Durch eine entsprechende Oberflächenbeschichtung bzw. ein solch anordenbares Element wird eine gepolsterte Anlage der Antriebseinheit an dem Fandisk erreicht, sodass die Gefahr von Beschädigungen des Fandisks durch die Antriebseinheit redu ziert ist.

Es ist bevorzugt, wenn die Vorrichtung einen Winkelgeber zur Ermittlung des Winkels des mitrotierenden Teils der Antriebs einheit gegenüber dem nicht-mitrotierenden Teil der Antriebs einheit aufweist. Es kann weiterhin eine Steuerungseinheit vorgesehen sein, die zum Anfahren einer vorgegebenen Winkelpo sition über die Antriebseinheit ausgebildet ist. In anderen Worten soll die Steuerungseinheit so ausgebildet sein, dass ihr eine Winkelposition vorgegeben wird und die Steuerungsein heit diese dann durch entsprechende Rotation und anschließen des Wiederabbremsen der Welle des Strahltriebwerks anfährt. Diese Steuerungseinheit und/oder eine zusätzliche Regelungs einheit sind vorzugsweise weiterhin dazu ausgebildet, bei der Ausführungsvariante mit Auslegerarm evtl auftretende Rotati onsschwingungen durch geeignetes Auslenken des Auslegerarms zu dämpfen .

Die Erfindung bietet also eine Vorrichtung zum Antrieb einer Welle eines Strahltriebwerks zu Inspektionszwecken, die ein fach zu verwenden ist und aufgrund der geringen Komplexität kostengünstig herstellbar ist. Dabei ermöglich die Vorrichtung den Antrieb einer Welle eines Strahltriebwerks zu Inspektions zwecken, ohne dass der Einsatz eines zweiten Technikers zum letztendlichen Drehen der Welle erforderlich wäre. Vielmehr kann bspw. eine Inspektion der Turbinenschaufeln einer Nied rigdruckturbine, die im Stand der Technik regelmäßig zwei Techniker erforderte, nunmehr durch einen einzelnen Techniker durchgeführt werden.

Die Erfindung wird nun anhand vorteilhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Es zeigen:

Figur 1: eine beispielhafte Darstellung einer typischen

Fandisk eines Strahltriebwerks;

Figur 2: ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungs gemäßen Vorrichtung; und

Figur 3a, b: ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungs gemäßen Vorrichtung.

In Figur 1 ist der drehfest mit der Welle 81 verbundene Fan disk 82 des Strahltriebwerks 80, welches auch in den Figuren 2 und 3 gezeigt ist, schematisch in Draufsicht dargestellt. Über den Umfang des Fandisks 82 sind die einzelnen Fanblades 83 je weils mit ihren Füßen befestigt. Der Fandisk 82 weist mehrere Öffnungen 84 in Form von Gewindebohrungen auf, an die für den Betrieb des Strahltriebwerks 10 ein Spinner (nicht darge stellt) befestigt werden kann.

In Figur 2 ist das Strahltriebwerk 80 aus Figur 1 schematisch dargestellt, wobei ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfin dungsgemäßen Vorrichtung 1 an dem Fandisk 82 befestigt ist.

Die Vorrichtung 1 ist dabei zum Antrieb derjenigen Welle 81 eines Strahltriebwerks 80 ausgebildet, mit dem der Fandisk 82 und die daran befestigten Fanblades 83 drehfest verbunden sind. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Antriebseinheit 10, mit zwei relativ zueinander rotierbaren Teilen 11, 12, wovon der eine Teil 11 mit dem Fandisk 82 und Welle 81 des Strahltriebwerks 80 mitrotiert, der andere Teil 12 hingegen nicht-mitrotiert .

Der mitrotierende Teil 11 ist zur formschlüssigen Verbindung mit dem Fandisk 82 ausgebildet. Dazu weist der mitrotierende Teil 11 wenigstens zwei Durchgangsöffnungen 13 auf, die so an geordnet sind, dass sie mit zwei der Öffnungen 84 in dem Fandisk 83 fluchtend ausrichten lassen, um die Vorrichtung 1 dann mit zwei in das Gewinde der Öffnungen 84 eingreifenden Schrau ben 14 per Formschluss zu befestigen. Dabei sind die Durch gangsöffnungen 13 so am mitrotierenden Teil 11 der Vorrichtung 1 angeordnet, dass die Achse, um die die beiden Teile 11, 12 der Antriebseinheit 10 relativ zueinander rotieren können, im montierten Zustand der Vorrichtung 1 koaxial zur Achse der Welle 81 ausgerichtet ist. Die Kontaktfläche des mitrotieren den Teils 11 der Antriebseinheit 10, die im montierten Zustand an dem Fandisk 82 anliegt, ist mit einer elastischen Oberflä chenbeschichtung versehen, um den Fandisk 82 vor Beschädigun gen zu schützen.

Der nicht-mitrotierende Teil 12 der Antriebseinheit 10 stützt sich derart über ein Teleskopgestänge 15 an der Innenseite des Gehäuses 85 des Strahltriebwerks ab, dass es gegenüber dem Ge häuse 85 ortsfest ist, gegenüber dem Gehäuse 85 also weder ei nen Translations- noch einen Rotations-Freiheitsgrad aufweist. Durch Rotation der beiden Teile 11, 12 der Antriebseinheit 10 zueinander, wird so eine Rotation der Welle 81 des Strahl triebwerks 80 erreicht.

Zu Steuerung der Drehbewegung der Welle 81 ist eine Steue rungseinheit 30 vorgesehen, mit der sich die Antriebseinheit 10 steuern lässt. Die Steuerungseinheit 30 erhält dabei von einem in der Antriebseinheit 10 angeordneten Winkelgeber (nicht dargestellt) Informationen zur Winkelposition der bei den Teile 11, 12 der Antriebseinheit 10 zueinander, die - ggf. unter Berücksichtigung einer vorgegebenen konstanten Abwei chung - auf einem Display 31 an der Steuerungseinheit 30 ange zeigt wird. Über einen Drehregler 32 ist es auch möglich, an der Steuerungseinheit 30 eine gewünschte Winkelposition der beiden Teile 11, 12 der Antriebseinheit 10 zueinander oder ggf. unter Berücksichtigung einer vorgegebenen konstanten Ab weichung der Welle 81 des Strahltriebwerks 80 vorzugeben, wo bei die Steuerungseinheit 30 dazu ausgebildet ist, die An triebseinheit 10 zur Erreichung dieser Winkelposition geeignet zu steuern.

In Figur 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfin dungsgemäßen Vorrichtung 1 dargestellt. Auch diese Vorrichtung 1 umfasst eine Antriebseinheit 10, mit zwei relativ zueinander rotierbaren Teilen 11, 12, wovon der eine Teil 11 mit dem Fan disk 92 und der Welle 81 des Strahltriebwerks 80 mitrotiert, der andere Teil 12 hingegen nicht-mitrotiert .

Zur grundsätzlichen Ausgestaltung des mitrotierenden Teils 11 der Antriebseinheit 10 wird auf die entsprechenden Ausführun gen zu Figur 2 verwiesen. Auch bei der Vorrichtung 1 gemäß Fi gur 3 erfolgt die Befestigung des mitrotierenden Teils 11 der Antriebseinheit 10 über Schrauben 14, die durch entsprechende Durchgangsöffnungen 13 des mitrotierenden Teils 11 der An triebseinheit 10 geführt sind und in als Gewindebohrungen aus gestaltete Öffnungen 84 in dem Fandisk 82 eingreifen.

Auch wenn im dargestellten Ausführungsbeispiel die letztend lich formschlüssige Verbindung durch zwei Schrauben 14 herge stellt ist, weist der mitrotierende Teil 11 der Antriebsein heit 10, wie in Figur 3b zu erkennen, noch weitere Durchgangs öffnungen 13 auf, über die die Vorrichtung 1 auch an Fandisks 82 anderer Triebwerkstypen befestigt werden kann. An dem nicht-mitrotierenden Teil 12 der Antriebseinheit 10 ist ein Auslegearm 16 vorgesehen, an dessen freien Ende ein Kon tergewicht 17 befestigt ist. Der Auslegearm 16 ist im darge stellten Ausführungsbeispiel als tatsächlicher Arm darge stellt; es ist aber auch möglich, dass der Auslegearm 16 un mittelbar durch das Gehäuse des nicht-mitrotierenden Teils 12 der Antriebseinheit 10 gebildet ist, bspw. in dem das Konter gewicht 17 abseits der Rotationsachse unmittelbar an dem Ge häuse befestigt ist.

Durch Auslenkung des Auslegearms 16 aus der Lotrechten kann ein Moment auf den Fandisk 82 und somit die Welle 81 des

Strahltriebwerks 80 aufgebracht werden, welches letztendlich zur gewünschten Drehung der Welle 81 führt. Die beschriebene Auslenkung kann durch Rotation der beiden Teile 11, 12 der An triebseinheit 10 zueinander erreicht werden, wobei sich die Trägheit der Welle 81 des Strahltriebwerks 80, an der der mit rotierende Teil 11 drehfest befestigt ist, zunutze gemacht wird.

Die Steuerungsvorrichtung 30 ist analog zu derjenigen aus Fi gur 1 ausgestaltet, weshalb auf die entsprechenden Ausführun gen verwiesen wird. Neben dem bereits beschriebenen Winkelge ber erhält die Steuerungsvorrichtung 30 noch zusätzliche In formationen zur Winkelstellung des Auslegers 16 gegenüber der Lotrechten. Aus diesen Informationen lässt sich eine Winkel stellung der Welle 81 des Strahltriebwerks 80 berechnen und in der Folge auch steuern. Außerdem ermöglichen die genannten In formationen zu Winkelstellung ein Dämpfen evtl auftretender Rotationsschwingungen, die bspw. beim Abbremsen einer Rotati onsbewegung der Welle 81 auftreten können. Die entsprechende Dämpfung wird unmittelbar durch die Steuerungseinrichtung 30 geregelt, indem der Auslegearm 16 entsprechend gegengesteuert wird.