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Bekannte
Passagierflugzeuge besitzen mindestens eine Passagiertür und in
der Regel mehrere Frachttore. Passagiertür und Frachttor bestehen hinsichtlich
ihrer Struktur mindestens aus einem Türgerüst mit einer darauf befestigten
Außenhaut.
Aufgrund dieser Gemeinsamkeit werden Passagiertür und Frachttor unter dem Begriff „Tür" oder „Flugzeugtür" umfasst.
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Im
geschlossenen Zustand der Tür
passt sich die Außenhaut
stufenlos der sie umgebenden Oberflächenstruktur des Rumpfes an.
Die Außenhaut bildet
eine geschlossene Fläche,
die während
des Fluges keinen zusätzlichen
Strömungswiderstand
erzeugt und die Türöffnung gegenüber der äußeren Atmosphäre sicher
abschließt
und abdichtet.
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Die
Außenhaut
entspricht einem tragenden Bereich der Türstruktur, der dynamischen
Belastungen ausgesetzt ist. Die Außenhaut ist nach dem Stand
der Technik eine ebene Fläche,
die entsprechend der Umfangskontur des Rumpfes gewölbt ist. Die
Außenhaut
muss während
des Fluges Drucklasten und aerodynamische Lasten aufnehmen. Drucklasten
entstehen aus der Druckdifferenz zwischen dem Kabineninneren und
der äußeren Atmosphäre. Aerodynamische
Lasten werden erzeugt durch Strömungen
der Atmosphäre
und durch Luftwirbel.
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Nach
der Landung ist die Außenhaut
auch zufälligen
Bedienlasten ausgesetzt, die durch heranfahrende Treppen bzw. Frachtrutschen
erzeugt werden können.
Solche Bedienlasten muss die Außenhaut
aufnehmen können.
Die Außenhaut
ist in bekannter Weise mit einem Türgerüst verbunden. Das Türgerüst gibt
der Außenhaut
die erforderliche Steifigkeit. In Abhängigkeit der Richtung der tragenden Lasten
hat die Passagiertür
gegenüber
dem Frachttor eine etwas abweichende Konstruktion. Das Türgerüst kann
aus in Rumpflängsrichtung
gerichteten Trägern,
wie z. B. charakteristisch für
eine Passagiertür
oder aus in Umfangsrichtung des Rumpfes gerichteten Spanten wie
z. B. für
ein Frachttor charakteristisch, aufgebaut sein. Das Türgerüst nimmt
während des
Fluges insbesondere Lasten von der Außenhaut auf und überträgt sie auf
den Rumpf. Zu diesem Zweck sind an den Enden der Träger bzw.
Spanten Auflageelemente angeordnet, die in Schließlage der Tür an Anschlagmitteln
des rumpfseitigen Rahmens anliegen. Diese Auflageelemente ermöglichen
es, dass beispielsweise die Träger
der Tür
entgegen einer Drucklastrichtung im Rahmen des Rumpfes abstützbar sind
und sie verhindern, dass die Tür
in der Schließlage
in radialer Richtung ihre Position verändern kann.
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Im
Türgerüst sind
weiterhin Handhabungseinrichtungen installiert, wie mechanische
und elektrische Baugruppen mindestens zum Öffnen und Schließen der
Tür. Auf
Seiten des Kabineninneren ist das Türgerüst in der Regel mit einer Verschalung
abgedeckt.
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Die
gesamte Flugzeugtür
ist mittels Scharnier bzw. Gelenkeinrichtung, auch Tragarm genannt, mit
dem rumpfseitigen Rahmen verbunden. Im Schließzustand der Tür werden
in der Regel türseitige
Haken in rahmenseitige Ösen
eingreifen oder vorhandene rahmenseitige Anschläge hintergreifen. Somit ist
die Tür
im Schließzustand.
Die Fertigung der Struktur einer Flugzeugtür erfolgt konventionell durch Nietverfahren
zwischen Außenhaut
und Türgerüst und ist
aufwendig und teuer.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, den Fertigungsaufwand zur Herstellung einer
Flugzeugtür weiter
spürbar
zu reduzieren.
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Die
Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, dass die Außenhaut
Versteifungen ausgebildet hat, die in Richtung der tragenden Lasten geführt sind.
Die Versteifungen sind zueinander beabstandet. Im Fall einer Passagiertür werden
die Versteifungen in Rumpflängsrichtung
geführt
und sind in radialer Richtung zueinander beabstandet. Im Fall eines
Frachttores sind die Versteifungen in radialer Richtung des Rumpfes
geführt
und in Rumpflängsrichtung
zueinander beabstandet. Die Versteifung ist als Vertiefung bzw.
als Mulde ausgeführt.
Die Mulde hat im Querschnitt eine trapezförmige Kontur, wobei die trapezförmige Kontur
in Richtung der großen,
parallelen Trapezseite geöffnet
ist. Die Versteifung entspricht somit einer trapezförmigen Mulde.
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Nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung entspricht die Bodenbreite der
trapezförmigen
Mulde zugleich dem Abstand zur benachbarten trapezförmigen Mulde.
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Eine
weitere Ausgestaltungsmöglichkeit sieht
vor, dass die Bodenbreite der trapezförmigen Mulde der Böschungslänge der
trapezförmigen
Mulde entspricht.
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Es
ist aber auch eine Ausführung
möglich, bei
der die Böschungslänge deutlich
größer ist
als die Bodenbreite der trapezförmigen
Mulde.
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Diese
unterschiedlichen Gestaltungen der trapezförmigen Mulde kommen unterschiedlichen Anforderungen
zur Dimensionierung der Steifigkeit der Außenhaut entgegen.
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Die
Anzahl der Versteifungen in der Außenhaut kann beispielsweise
der notwendigen Anzahl der druckbeaufschlagbaren Auflageelemente
der Tür entsprechen,
die gegenüber
den rumpfseitigen Anschlagmitteln am Türrahmen anordenbar sind. Die Auflageelemente
sind an den geführten
Enden der trapezförmigen
Mulde anordenbar.
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Durch
die Vielzahl der Versteifungen erhält die Außenhaut die notwendige Versteifung
und Festigkeit. Es sind Werte der Steifigkeit und Festigkeit der
Außenhaut
erzielbar, die das bisher notwendige Türgerüst entfallen lassen. Die versteifte
Außenhaut kann
ohne Gerüst
eingesetzt werden. Mit dem Verzicht auf das Gerüst können die Kosten der Tür auf mehr
als 50% gegenüber
einer bekannten, konventionellen Tür gesenkt werden. Vorteile
ergeben sich auch für
ein Werkzeug zur Fertigung der druckbeaufschlagbaren Tür mit Versteifungen,
indem eine metallische Tür
mit lediglich zwei Formteilen gießbar oder stanzbar ist. Beim
Gießen
mit zwei Formteilen ergibt sich weiterhin der Vorteil, dass die
bisher üblichen
Kerne beim Sandgussverfahren für
eine Tür grundsätzlich entfallen
können.
Das bedeutet eine enorme Kosteneinsparung.
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Bei
einer Fertigung der druckbeaufschlagbaren Tür mit Versteifungen auf Basis
von Faserverbundwerkstoffen ist sogar ein Formteil ausreichend, um
die Tür
zu fertigen.
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Um
den Strömungswiderstand
der Tür
nicht nachteilig zu beeinflussen, kann die Außenseite (Frontseite) der Außenhaut
mit einer Verschalung abgedeckt werden. Diese Verschalung muss nicht
hermetisch die Frontseite der Außenhaut verkleiden, d. h. sie
muss nicht druckdicht gegenüber
der Frontseite angeordnet sein.
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Die
Innenseite (Rückseite)
der Außenhaut kann
Trageelemente aufnehmen, die Baugruppen tragen und lagern, mindestens
zum Öffnen
und Schließen
der Tür.
Auch diese Baugruppen können durch
eine Verschalung gegenüber
dem Innenraum der Kabine abgedeckt werden. Diese Verschalung muss
nicht druckdicht sein und sie muss auch keine wesentlichen Lasten
aufnehmen.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und im Folgenden
näher beschrieben.
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Es
zeigen
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1 Rückseite
der Außenhaut
einer Flugzeugtür,
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2 Ansicht
der Außenhaut
am Schnitt A-A aus 1,
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3 druckbelastbare
Außenhaut
bei geschlossener Flugzeugtür
mit Verkleidung der Frontseite.
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Es
folgt die Erläuterung
der Erfindung anhand der Zeichnungen nach Aufbau und nach Wirkungsweise
der Erfindung.
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1 zeigt
die Außenhaut 1 einer
Flugzeugtür.
Sichtbar ist die Rückseite 3 der
Außenhaut 1.
Die Frontseite 2 der Außenhaut 1 ist nicht
direkt sichtbar. Es ist erkennbar, dass in der Außenhaut 1 Versteifungen 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46 angeordnet
sind, die zueinander beabstandet sind. Die Versteifungen sind in
Richtung der tragenden Lasten geführt. Anhand der 1 ist
erkennbar, dass es sich um eine Passagiertür handelt, da die Versteifungen 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46 in
Rumpflängsrichtung
X geführt
sind. Bei einem Frachttor wären
die Versteifungen beispielsweise in Umfangsrichtung Y des Rumpfes
gerichtet. 1 lässt weiterhin erkennen, dass
die Versteifungen radial zueinander beabstandet sind. Die Versteifungen
sind an den Endbereichen der Versteifungen durch jeweils eine Blende 5, 6 begrenzt.
Die äußerste Versteifung 40,
die eine Begrenzung in Umfangsrichtung darstellt, enthält Versteifungsabschnitte 70, 71, 72, 73, 74.
Analoges trifft für
die äußere Versteifung 46 zu.
Weiterhin ist die Schnittlinie A-A zu erkennen.
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2 zeigt
die Ansicht der Außenhaut 1 gemäß dem Schnitt
A-A aus 1. Die beiliegende 2 zeigt
beispielsweise die sieben Versteifungen 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46 der
Außenhaut 1 im
Schnitt. Jede dieser Versteifungen wird durch eine trapezförmige Versteifung
gebildet.
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Bei
dem gezeigten Beispiel werden die tragenden Lasten in Rumpflängsrichtung
X durch die Außenhaut 1 aufgenommen.
Die Versteifungen liegen in Richtung dieser tragenden Lasten. Die
Blende 5 trägt
in Höhe
der jeweiligen Versteifung je ein Auflageelement. Diese Ausgestaltung
mit den Auflageelementen trifft auch für die gegenüberliegende Blende zu. In 2 sind
diese Auflageelemente nicht gezeigt.
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Es
ist erkennbar, dass jede Versteifung 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46 von
der Frontseite 2 der Außenhaut 1 in Richtung
Rumpfinneres geführt
ist. Im Schnitt ist zu erkennen, dass jede Versteifung eine trapezförmige Kontur
besitzt. Die Versteifung 43 besitzt einen Boden 9,
der von zwei Wandungen 10, 11 begrenzt ist. Der
Boden 9 besitzt eine wählbare
Bodenbreite 91 und die Wandung 10, 11 besitzt
eine wählbare
Wandungstiefe bis zum Boden. Die Beschreibung zur Versteifung 43 ist
auch zutreffend für die
anderen Versteifungen 40, 41, 42, 44, 45, 46.
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Der
Abstand einer Versteifung auf der Frontseite 2 der Außenhaut 1 zur
benachbarten Versteifung kann beispielsweise der Bodenbreite 91 einer Versteifung
entsprechen. Aus Gründen
der Dimensionierung kann beispielsweise die Bodenbreite einer Versteifung
auch der Wandungstiefe entsprechen. Es sind jedoch auch Ausgestaltungen
möglich,
bei denen die Bodenbreite kleiner ist als die Wandungstiefe der
Versteifung.
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Die
trapezförmige
Kontur einer Versteifung wird gebildet durch die Bodenbreite und
die beiden Wandungstiefen, wobei die Kontur in Richtung der großen, parallelen
Trapezseite geöffnet
ist.
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Die
in der Frontseite 2 der Außenhaut 1 angeordneten
Versteifungen bilden auch zwangsläufig trapezförmige Versteifungen
auf der Rückseite 3 der Außenhaut 1.
Die Rückseite 3 der
Außenhaut 1 ist bei
geschlossener Flugzeugtür
dem Kabineninneren zugewandt. Diese trapezförmigen Versteifungen der Rückseite 3 können als
Raum genutzt werden, um Baugruppen für das Öffnen oder Schließen oder
Bewegen der Flugzeugtür aufzunehmen.
Sie sind mit einer Verschalung abgedeckt. Diese Verschalung kann ebenfalls
Baugruppen tragen, die bei Befestigung der Verschalung an der Außenhaut 1 in
den Freiraum der Versteifungen der Rückwand 3 hineinragen.
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3 zeigt
als nicht maßstäbliche Skizze (wie
auch 1 und 2), dass die Außenhaut 1 lediglich
mit Verschalungen 12, 13 abdeckbar ist. Die Außenhaut 1 ist
vorteilhafterweise eine druckbelastbare Außenhaut, die durch die Vielzahl
der Versteifungen zugleich die integrierbare Funktion des ursprünglichen
Türgerüstes übernimmt.
Das Türgerüst wird
eingespart. Damit sind deutliche Kosteneinsparungen verbunden, insbesondere
das aufwendige Nietverfahren zum Verbinden von Außenhaut
und Türgerüst.
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3 skizziert
im Detail, dass die Frontseite 2 bei einer geschlossenen
Flugzeugtür
mit einer Verschalung 12 verkleidet ist. Diese Verschalung 12 dient
lediglich aerodynamischen Zwecken. Sie muss nicht druckdicht gegenüber der
Frontseite 2 der Außenhaut 1 angeordnet
sein. Diese Verschalung 12 sollte im Wesentlichen der Umfangskontur
des Rumpfes 15 entsprechen. Auf der Innenseite der Kabine
kann die Rückseite 3 der
Außenhaut 1 mit
einer anderen Verschalung 13 abgedeckt werden. Diese andere
Verschalung 13 kann Bauelemente oder Baugruppen tragen,
die zum Öffnen
oder Schließen
oder Bewegen der Tür
notwendig wären.
Diese Bauelemente oder Baugruppen können in den Freiraum der trapezförmigen Versteifungen
hineinragen.
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Der
Tragarm für
eine Passagiertür
kann beispielsweise an der Rückseite 3 und
der Außenhaut 1 befestigt
werden.
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- 1
- Außenhaut
- 2
- Frontseite
- 3
- Rückseite
- 5,
6
- Blende
- 9
- Boden
- 10,
11
- Wandung
- 12,
13
- Verschalung
- 15
- Rumpf
- 40,
41, 42, 43, 44, 45, 46
- Versteifungen
- 70,
71, 72, 73, 74
- Versteifungsabschnitte
- 91
- Bodenbreite
- X
- Rumpflängsrichtung
- Y
- Umfangsrichtung