DE102006020147A1

DE102006020147A1 - Feuerbarriere für einen Flugzeugrumpf

Info

Publication number: DE102006020147A1
Application number: DE102006020147A
Authority: DE
Inventors: Rainer Müller
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2006-05-02
Filing date: 2006-05-02
Publication date: 2007-11-15
Also published as: JP5134619B2; CA2642621A1; CA2642621C; CN101432045A; US20090050741A1; RU2008143561A; RU2414268C2; EP2012879A1; WO2007128427A1; BRPI0710924A2; US7997533B2; JP2009535257A; CN101432045B

Abstract

Beim Ausbruch eines Brandes kann es im Bereich zwischen dem Laderaum und der Außenhaut des Flugzeugs zu Luftströmungen kommen, welche die Ausbreitung des Feuers begünstigen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Feuerbarriere angegeben, welche einerseits eine schnelle Dekompression der Passagierkabine bei Normalbetrieb des Flugzeugs gestattet, aber andererseits einen Flammendurchschlag bei einem Feuer verhindert. Die Feuerbarriere kann hierbei an verschiedenen Positionen im Zwischenwandraum des Flugzeugs angebracht werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft den Brandschutz in Flugzeugen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Feuerbarriere für ein Flugzeug zum Schutz vor Durchbrand zwischen Frachtraum und Passagierkabine, und ein Flugzeug, umfassend eine entsprechende Feuerbarriere.
In herkömmlichen Flugzeugrümpfen im Passagierflugzeugbau wird ein Zwischenraum im Rumpfbereich zwischen dem Frachtraum und dem eigentlichen Flugzeugrumpf gebildet. Der Anfang dieses Zwischenraums beginnt am äußeren Rand des Frachtraumfußbodens. Der Frachtraumfußboden wird an den Randbereichen über Schubbleche oder andere Strukturvorkehrungen an die Außenhaut des Flugzeugrumpfs angebunden. Das obere Ende des Zwischenraumes bildet der Passagierfußboden. Der Passagierfußboden ist aus Gründen des notwendigen Druckausgleichs im Fall rapider Dekompression im Bereich zwischen der Kabinenverkleidung und der Außenhaut des Flugzeugs offen. Dasselbe gilt für die Schubbleche am Ende des Frachtraumfußbodens, die entsprechende Öffnungen aufweisen, um eine Ausgleichströmung im Fall von rapider Dekompression zu ermöglichen.
Im Falle eines Feuers kann es zu einem Kamineffekt in diesem Zwischenraum kommen, welche die Brandausbreitung beschleunigt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Brandschutz in Flugzeugrümpfen bereitzustellen, welcher die Geschwindigkeit einer Brandausbreitung hemmt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Feuerbarriere für ein Flugzeug zum Schutz vor Durchbrand zwischen Frachtraum und Passagierkabine angegeben, die Feuerbarriere umfassend ein durchbrandsicheres Panel zum Blockieren eines Feuers im Zwischenwandraum des Flugzeugrumpfes und eine Luftdurchleitung zum Bereitstellen einer definierten Luftströmung durch die Feuerbarriere während dem Normalbetrieb des Flugzeugs, so dass eine rapide Dekompression ermöglicht wird.
Durch die Bereitstellung einer erfindungsgemäßen Feuerbarriere kann somit einerseits die Ausbreitung eines Feuers im Zwischenwandraum blockiert werden, andererseits ist aber gewährleistet, dass auch schnelle Druckausgleiche bei Normalbetrieb des Flugzeugs möglich sind.
Hierdurch kann im Brandfall die Ausbreitung des Feuers wesentlich verlangsamt werden oder das Feuer gänzlich gestoppt werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst die Feuerbarriere weiterhin ein Bodenelement, welches mit dem durchbrandsicheren Panel verbunden ist, wobei die Luftdurchleitung als Luftspalt zwischen dem Bodenelement und dem Panel ausgeführt ist, so dass Luft, die für die rapide Dekompression oder Klimatisierung benötigt wird, durch die Feuerbarriere strömt.
Das Bodenelement kann beispielsweise als Schubblech ausgebildet sein, welches am Ende eines Frachtraumfußbodens angeordnet ist.
Auf diese Weise ist eine Einbindung der Feuerbarriere in die strukturellen Bestandteile des Flugzeugrumpfes ermöglicht. Das Bodenelement erfüllt hier eine Doppelfunktion zum einen als Element der Feuerbarriere und zum anderen als strukturelles Element des Flugzeugrumpfes.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist das durchbrandsichere Panel als Luftdurchleitung eine Öffnung mit einem Verschluss auf, wobei der Verschluss zum Verschließen der Öffnung bei Feuer ausgeführt ist.
Der Verschluss kann beispielsweise bei Normalbetrieb geöffnet sein, so dass ein rapider Druckausgleich ermöglicht wird. Bei Hitzeentwicklung schließt der Verschluss selbstständig die Öffnung, wodurch das Feuer blockiert wird und ein Luftstrom verhindert wird.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erfolgt das Verschließen der Öffnung durch Federkraft.
Es kann beispielsweise ein Federmechanismus vorgesehen sein, der vorgespannt ist, wenn die Öffnung offen steht. Bei Detektion eines Feuers oder einer entsprechenden Hitzeentwicklung wird die Feder freigegeben, so dass der Verschluss die Öffnung schließt. Beispielsweise kann die Feder durch ein wärmeempfindliches Material zurückgehalten werden, welches bei entsprechender Hitzeentwicklung zerstört wird. Es können aber auch elektronische oder andere, kompliziertere Verschließmechanismen mit entsprechenden Sensoren vorgesehen sein.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erfolgt das Verschließen der Öffnung durch Schwerkraft.
Dies stellt einen sehr einfachen Verschlussmechanismus dar. Die Klappe wird beispielsweise durch ein wärmeempfindliches Material in der geöffneten Position gehalten und fällt dann unter Schwerkrafteinfluss zu, wenn das wärmeempfindliche Material durch Hitzeeinwirkung entsprechend beschädigt oder zerstört worden ist.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst die Feuerbarriere weiterhin einen Abstandhalter, wobei das durchbrandsichere Panel als Klappe ausgeführt ist, die mit dem Abstandhalter in einem geöffneten Zustand fixiert wird, so dass die Luftdurchleitung geöffnet ist, und wobei der Abstandhalter zum Verschließen der Luftdurchleitung durch das Panel bei Feuer ausgeführt ist.
Auch hier kann das Schließen der Öffnung beispielsweise durch Schwerkraft oder aber auch durch eine Federkraft oder dergleichen erfolgen. Maßgeblich ist hierbei, dass das Panel durch den Abstandhalter zurückgehalten wird. Bei Hitzeeinwirkung oder bei einer Detektion eines Brandherdes oder einer Wärmeeinwirkung wird der Abstandhalter beispielsweise zerstört oder verbogen oder sonst wie verformt, so dass die Klappe schließt.
Beispielsweise ist der Abstandhalter aus Bimetall, oder einem Material mit Memory-Effekt, einer Memory-Metall-Legierung oder einem thermoplastischen Kunststoff ausgeführt.
Die Klappe schließt sich also durch Erwärmen eines Metalls, oder einem anderen entsprechenden Material, das sich beim Erwärmen beispielsweise zusammenzieht oder zerstört wird.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst die Feuerbarriere weiterhin ein intumeszierendes Material zum Verschließen der Luftdurchleitung bei Feuer.
Hierbei handelt es sich beispielsweise um ein Material, welches sich bei Hitzeeinwirkung schaumartig ausdehnt.
Das intumeszierende Material kann als Beschichtung des Panels ausgeführt sein. Das Panel weist hierbei beispielsweise Luftlöcher als Luftdurchleitung auf, welche dann bei Ausdehnung des intumeszierenden Materials verstopft werden.
Elektronische oder anderweitige Detektoren sind somit nicht erforderlich.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst das durchbrandsichere Panel ein Material, wie beispielsweise Aramid-Faser, Karbon-Faser, Glasfaser, Titan oder Keramik.
Auf diese Weise ist eine hohe Feuerbeständigkeit und Hitzeresistenz sichergestellt.
Weiterhin ist ein Flugzeug angegeben, welches eine oben beschriebene Feuerbarriere aufweist.
Weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Im Folgenden werden mit Verweis auf die Figuren bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Flugzeugrumpfs im Querschnitt.
2 zeigt eine schematische Darstellung des Zwischenraumes zwischen Laderaum und Rumpfaußenwand.
3 zeigt eine schematische Explosionszeichnung einer Feuerbarriere gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine Draufsicht der Feuerbarriere der 3 in Richtung der X-Achse.
5 zeigt eine schematische transparente Darstellung der Feuerbarriere der 3.
6 zeigt eine Feuerbarriere gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt eine Feuerbarriere gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt eine Feuerbarriere gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
In der folgenden Figurenbeschreibung werden für die gleichen oder ähnlichen Elemente die gleichen Bezugsziffern verwendet.
1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Flugzeugrumpfs. Der Flugzeugrumpf weist einen Laderaum 501, einen Passagierraum 502, eine Außenhaut 503, einen Passagierfußboden 51 und einen Zwischenraum 102 auf, welcher zwischen dem Laderaum 501 und der Außenhaut 503 ausgebildet ist.
Der Anfang des Zwischenraums 102 beginnt am äußeren Rand des Frachtraumfußbodens 5. Der Frachtraumfußboden wird an den Randbereichen 5 über entsprechende Schubbleche (nicht dargestellt in 1) oder andere Strukturvorkehrungen an die Außenhaut des Flugzeugrumpfes angebunden. Das obere Ende des Zwischenraumes bildet der Passagierfußboden 51. Der Passagierfußboden 51 ist im Bereich zwischen der Kabinenverkleidung 8 und der Außenhaut 503 des Flugzeuges offen. Auch die Schubbleche 5 am Ende des Frachtraumfußbodens weisen entsprechende Öffnungen auf (siehe Bezugszeichen 10, 2). Hierdurch wird eine Ausgleichströmung im Falle rapider Dekompression ermöglicht.
2 zeigt eine schematische Darstellung des Zwischenraums 102 der 1. Die Feuerbarriere kann hierbei an verschiedenen Positionen im Flugzeugrumpf und insbesondere im Zwischenraum 102 angeordnet sein. Beispielsweise ist sie an Position 15 angeordnet, wo sich auch das Schubblech 5 befindet. In diesem Fall ist das Schubblech 5 ein Bestandteil der Feuerbarriere.
Auch kann die Feuerbarriere beispielsweise auf Position 16 angeordnet sein, welche sich irgendwo zwischen dem Anfang und dem Ende des Zwischenraums 102 befindet.
Auch kann die Feuerbarriere an Position 14 angeordnet sein, bei der es sich um den Bereich des Passagierfußbodens 51 (siehe 1) handelt.
Ist keine Feuerbarriere vorgesehen, kann im Bereich zwischen dem Frachtraum 501 und dem Flugzeugrumpf 503 (siehe 1), also dem Zwischenraum 102, im Brandfall ein sog. Kamineffekt entstehen. Ursächlich hierfür kann beispielsweise ein Feuer sein, welches nach einem Absturz des Flugzeugs oder einer Notlandung oder einer anderen Gefahrensituation entstanden ist. Beispielsweise kann das Flugzeug nach einer möglichen Notlandung am Boden Feuer fangen und dabei anschließend durch austretendes und feuergefangenes Kerosin im Bodenbereich oder sonst wo von außen nach innen durchbrennen (siehe Bezugszeichen 11 der 1).
Bei einem derartigen Brandfall wird zunächst der unter dem Frachtraum befindliche Bilgebereich vom Feuer erfasst, da das austretende Kerosin am Boden des Flugzeugs ein sog. „Pool-Fire" gebildet hat. Das Feuer brennt in Kürze den Flugzeugrumpf durch und tritt dann in den Bereich unter dem Frachtraumfußboden ein, der sog. Bilge des Flugzeuges (siehe Bezugszeichen 13 der 1).
Durch den beschriebenen Zwischenraum 102 kann dann das Feuer weiter in Richtung Passagierkabine 502 brennen. Dabei wird die Brandausbreitung in den Zwischenraum 102 durch einen sog. Kamineffekt beschleunigt. Diesen Effekt kennt man aus dem Schornsteinbau, wobei in einem abgeschlossenen Kanal durch den Höhenunterschied der Eintritts- und Austrittsöffnung ein Druckunterschied vorhanden ist, der eine entsprechende Luftbeschleunigung im Rohr zur Folge hat (bzw. im Zwischenbereich).
Was beim Schornsteinbau gewünscht ist, bedeutet jedoch bei dem beschriebenen „Post-Crash-Fire" Szenario eine Beschleunigung der Ausbreitung des Feuers in Richtung Passagierkabine 502.
3 zeigt eine schematische Explosionsdarstellung einer Feuerbarriere gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Feuerbarriere 100 umfasst hierbei ein durchbrandsicheres Panel 101 und ein Bodenelement 104. Das Panel 101 besteht beispielsweise aus Aramid-, Karbon-Faser(Kohlefaser)-Aufbauten. Es sind aber auch Glasfaser-Aufbauten möglich. Auch kann das Panel 101 aus Titanblech oder Keramikplatten bestehen.
Das Panel 101 wird in einem definierten Abstand zur Bodenplatte 104 (bei der es sich beispielsweise um das Schubblech 5 handelt) installiert, so dass sich ein Luftspalt 109 ergibt.
Über diesen Luftspalt 109 können die Luftmengen, die für Rapid-Dekompression und Klimatisierung benötigt werden, Richtung Unterflur strömen.
Das Panel 101 ist geschlossen und besteht aus durchbrandsicherem Material.
4 zeigt eine schematische Draufsicht der Feuerbarriere 100 der 3 entlang der X-Richtung 110. Wie in 4 zu erkennen, sind das Bodenelement 104 (Schubblech 5) und die Stirnseite des Panels 101 beabstandet angeordnet, so dass sich der Luftspalt 109 ergibt.
5 zeigt eine schematische Darstellung der Feuerbarriere 100 der 3, in welcher das Panel aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit durchsichtig dargestellt ist. Die Pfeile in 5 bezeichnen die Luftströmung, welche durch eine Öffnung im Bodenelement 104 strömt.
Wie in 5 zu erkennen, wird die Luftströmung durch das Panel 101 umgeleitet, so dass eine Brandausbreitung weitgehend verhindert wird.
Hierdurch wird der beschriebene Kamineffekt im Zwischenraum unterbunden. Wie bereits beschrieben, kann die Feuerbarriere 100 an verschiedenen Positionen im Zwischenwandraum angebracht werden:
Im Bereich des Passagierfußbodens (Bild 2, Bezugszeichen 14).
Am Ende des Frachtraumfußbodens (Bild 2, Bezugszeichen 15).
Oder an Positionen zwischen diesen beiden Einbauorten (Bild 2, Bezugszeichen 16).
Grundvoraussetzung für eine erfindungsmäßige Funktion der Feuerbarriere ist eine derartige Konstruktion, dass es einerseits ermöglicht wird, eine definierte Strömung durch die Feuerbarriere zu garantieren, die im normalen Flugbetrieb des Flugzeugs eine rapide Dekompression sicherstellt. Andererseits soll im Brandfall die Ausbreitung eines Feuers und der damit zusammenhängende Kamineffekt unterbunden werden.
Durch das durchbrandsichere Panel 101 wird eine Reduzierung des Flammendurchschlags erreicht, so dass keine Gefahr für das Durchbrennen in Richtung Passagierkabine besteht.
6 zeigt eine schematische Darstellung einer Feuerbarriere gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Feuerbarriere weist ein durchbrandsicheres Panel 101 mit Öffnungen 105, 205 auf. Es kann sich hier um eine beliebige Anzahl von Öffnungen handeln.
Die Öffnungen 105, 205 sind mit entsprechenden Klappenanordnungen 106, 206 versehen, welche im Normalbetrieb des Flugzeugs offen stehen oder nach oben geklappt sind. Das durchbrandsichere Panel 101 ist vor dem Schubblech 104 montiert. Mögliche Materialien für das Panel sind bereits oben angegeben worden.
Die Öffnungen 105, 205 stellen sicher, dass für die rapide Dekompression hinreichend freie Querschnitte vorhanden sind. Die Klappen 105, 206 sind beispielsweise mit einem Thermoplast am Panel 101 angeklebt und drehbar am Panel 101 angebracht. Bei Hitzeentwicklung schmilzt die thermoplastische Befestigung der Klappen 106, 206, so dass die Klappen dann um ihre entsprechenden Drehpunkte schwenken und die Öffnungen 105, 205 verschließen.
Das Schwenken der Klappen um ihren Drehpunkt kann beispielsweise durch Schwerkraft alleine hervorgerufen sein. Es können aber auch entsprechende Federmechanismen oder andere Drehmechanismen vorgesehen sein. Natürlich können die Klappen auch schiebbar konstruiert sein, so dass sie zum Verschließen der Öffnungen nicht gedreht werden müssen, sondern verschoben werden, oder ganz einfach herunterfallen.
7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Feuerbarriere gemäß der vorliegenden Erfindung. Hierbei ist das durchbrandsichere Panel 101 als Klappe ausgeführt, welche um eine Achse 701 schwingen kann. Die Klappe 101 schließt im Feuerfall beispielsweise durch das Schmelzen eines Abstandhalters 107, der beispielsweise aus thermoplastischen Kunststoff besteht. Alternativ kann das Verschließen auch durch den Einsatz eines Bimetallstreifens oder einer „Memory-Metall"-Legierung erfolgen.
Dabei schließt die Klappe 101 durch das Erwärmen des Metalls oder eines anderen Materials, das sich beim Erwärmen zusammenzieht.
8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das durchbrandsichere Panel 101 weist hierbei eine Vielzahl an Löchern 108 auf, durch welche die Luft hindurchgeleitet werden kann. Beispielsweise ist das als Lochblech ausgeführte Panel 101 direkt am Schubblech 104 angebracht. Die Löcher 108 sorgen für einen freien Querschnitt, der sich für rapide Dekompression eignet.
Die Rückseite des Panels 101 ist mit einer intumeszierenden Beschichtung (nicht dargestellt in 8) ausgestattet, welche bei Hitzeentwicklung aufquillt oder aufschäumt und dabei die Löcher 108 derart verschließt, dass es zu keinem Flammendurchschlag oder Kamineffekt kommen kann.
Hierdurch wird den Feuerwehrleuten mehr Zeit zur Brandbekämpfung und zur Rettung der Passagiere gegeben. Weiterhin erhöht sich die Sicherheit der Passagiere vor Bränden in der Passagierkabine. Insgesamt wird der Sicherheitsstandard des Flugzeuges heraufgesetzt.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine" oder „ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

Feuerbarriere für ein Flugzeug zum Schutz vor Durchbrand zwischen Frachtraum und Passagierkabine, die Feuerbarriere (100) umfassend: ein durchbrandsicheres Panel (101) zum Blockieren eines Feuers im Zwischenwandraum (102) des Flugzeugrumpfes; und eine Luftdurchleitung (103) zum Bereitstellen einer definierten Luftströmung durch die Feuerbarriere (100) während dem Normalbetrieb des Flugzeugs, so dass eine rapide Dekompression ermöglicht wird.
Feuerbarriere nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: ein Bodenelement (104), welches mit dem durchbrandsicheren Panel (101) verbunden ist; wobei die Luftdurchleitung (103) als Luftspalt (109) zwischen dem Bodenelement (104) und dem Panel (101) ausgeführt ist, so dass Luft, die für die rapide Dekompression oder Klimatisierung benötigt wird, durch die Feuerbarriere strömt.
Feuerbarriere nach Anspruch 2, wobei das Bodenelement (104) als Schubblech ausgebildet ist, welches am Ende eines Frachtraumfußbodens angeordnet ist.
Feuerbarriere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das durchbrandsichere Panel (101) als Luftdurchleitung (103) eine Öffnung (105) mit einem Verschluss (106) aufweist; und wobei der Verschluss (106) zum Verschließen der Öffnung bei Feuer ausgeführt ist.
Feuerbarriere nach Anspruch 4, wobei der Verschluss (106) mit einem Thermoplast am Panel (101) angebracht und fixiert ist; und wobei der Thermoplast unter Hitzeeinfluss schmilzt, so dass die Fixierung des Verschlusses gelöst wird und der Verschluss die Öffnung verschließt.
Feuerbarriere nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Verschließen der Öffnung (105) durch Federkraft erfolgt.
Feuerbarriere nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Verschließen der Öffnung (105) durch Schwerkraft erfolgt.
Feuerbarriere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend: einen Abstandhalter (107); wobei das durchbrandsichere Panel (101) als Klappe ausgeführt ist, die mit dem Abstandhalter in einem geöffneten Zustand fixiert wird, so dass die Luftdurchleitung (103) geöffnet ist; und wobei der Abstandhalter zum Verschließen der Luftdurchleitung durch das Panel bei Feuer ausgeführt ist.
Feuerbarriere nach Anspruch 8, wobei der Abstandhalter (107) ein Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Bimetall, Material mit Memory-Effekt, und thermoplastischer Kunststoff umfasst.
Feuerbarriere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend: ein intumeszierendes Material zum Verschließen der Luftdurchleitung (103) bei Feuer.
Feuerbarriere nach Anspruch 10, wobei das intumeszierende Material als Beschichtung des Panels (101) ausgeführt ist; und wobei das Panel als Luftdurchleitung (103) Luftlöcher (108) aufweist.
Feuerbarriere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das durchbrandsichere Panel (101) ein Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aramid-Faser, Karbon-Faser, Glasfaser, Titan, und Keramik umfasst.
Flugzeug, umfassend eine Feuerbarriere nach einem der Ansprüche 1 bis 12.