DE102006048376B4

DE102006048376B4 - Freitragende Kabinenstruktur

Info

Publication number: DE102006048376B4
Application number: DE102006048376A
Authority: DE
Inventors: Ulrike Graeber; Peter Grosse-Plankermann
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2006-10-12
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2010-04-15
Anticipated expiration: 2026-10-13
Also published as: RU2009117472A; JP2010505695A; DE102006048376A1; CA2664780A1; US9387920B2; EP2277773B1; ATE490909T1; DE602007011085D1; EP2074024A1; WO2008043557A1; EP2277773A2; EP2074024B1; CN101522517A; US20090250554A1; DE102008018249A1; CN101522517B; RU2463207C2; BRPI0717778A2; EP2277773A3

Abstract

Kabinenstruktureinheit zur Anbringung von Kabineneinbauelementen für ein Flugzeug;
wobei die Kabinenstruktureinheit (1) derart eingerichtet ist, dass ein Kabineneinbauelement (2) anbringbar ist;
wobei die Kabinenstruktureinheit (1) freitragend ausgebildet ist;
wobei die Kabinenstruktureinheit (1) nur an einer Fußbodenstruktur (6) befestigbar ist; und
wobei die Kabinenstruktureinheit (1) momentfrei an einer Flugzeugstruktur (5) abstützbar ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Kabinenstruktureinheit zur Anbringung von Kabineneinbauelementen für ein Flugzeug, ein Verfahren zur Anbringung von Kabineneinbauelementen für ein Flugzeug, eine Verwendung einer Kabinenstruktureinheit zur Anbringung von Kabineneinbauelementen und ein Flugzeug mit einer Kabinenstruktureinheit zur Anbringung von Kabineneinbauelementen.
Hintergrund der Erfindung
In heutigen Verkehrsflugzeugen werden die Kabineneinbauelemente, wie beispielsweise Gepäckfächer, Verkleidungsteile oder sonstige Inneneinbauelemente, direkt an der Flugzeugstruktur, wie beispielsweise den Spanten, den Stringern oder sonstigen tragenden Elementen des Flugzeugrumpfes befestigt. Aufgrund verschiedenster Strukturbeanspruchungen, wie der Aufbau eines Druckfeldes im Inneren, thermische Verformungen oder flugmechanische Belastungen, ist die Flugzeugstruktur ständig Verformungen ausgesetzt. Diese Verformung der Flugzeugstruktur führt zwangsläufig somit auch zu einer Veränderung der Lage der Kabineneinbauelemente, da diese direkt an der Struktur befestigt sind.
Um diesen Verformungen der Flugzeugstrukturen und somit der Verschiebungen der Kabineneinbauelemente entgegenzukommen, verlaufen zwischen den Kabineneinbauelementen longitudinale und radiale Spalte mit einer ausreichenden Breite. Die Spalte können dabei beispielsweise Ausmaße zwischen 8 mm und 25,4 mm aufweisen.
Mit diesen Spalten wird erreicht, dass sich die Kabineneinbauelemente relativ zueinander bewegen können, ohne dass Verkeilungen oder sonstigen Schäden der Kabineneinbauelemente bei einer Verformung der Flugzeugstruktur entstehen. Diese Spalte müssen jedoch dementsprechend abgedichtet werden, um einen Temperaturaustausch oder einen Lärmaustausch zwischen der inneren Kabine und der Umgebung zu verhindern. Daher wird beispielsweise der Radialspalt mittels eines sog. Infillstrips und die restlichen Spalte in der Regel mit einer Silikonlippendichtung abgedichtet.
Aufgrund der ständigen Bewegung der Kabineneinbauelemente zueinander müssen diese Dichtungen gewartet und gegebenenfalls ausgetauscht werden, um somit eine Dichtigkeit gegenüber Lärm und Temperatur weiterhin gewährleisten zu können.
Aus der DE 38 81 539 T2 ist ein Kokonaufbau zum akustischen Schutz von Passagieren im Inneren eines Flugzeugrumpfs bekannt. Hierbei weist der Kokonaufbau ein Rumpfdeck, eine Vielzahl von Paneelen, wobei jedes Paneel eine Anschluss- und Steuerbord Komponente aufweist, und ein oder mehr akustische Paneele auf, die das Rumpfdeck bedecken.
Aus der US 6,536,710 B1 ist eine Fachwerkstruktur mit einer Vielzahl aus horizontalen Zügen, vertikalen Stützen und Streben bekannt, die die vertikalen und horizontalen Profile miteinander verbindet, und zwei horizontal verlaufenden Strukturpaneelen mit zwei entlang der Flugzeuglängsrichtung verlaufenden Schienen.
Darstellung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Befestigungsstruktur für Kabineneinbauelemente zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch eine Kabinenstruktureinheit zur Anbringung von Kabineneinbauelementen sowie einem Verfahren zur Anbringung von Kabineneinbauelementen für ein Flugzeug und durch die Verwendung einer Kabinenstruktureinheit zur Anbringung von Kabineneinbauelementen in einem Flugzeug und einem Flugzeug mit einer Kabinenstruktureinheit zur Anbringung von Kabineneinbauelementen mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine Kabinenstruktureinheit zur Anbringung von Kabineneinbauelementen für ein Flugzeug geschaffen. Die Kabinenstruktureinheit ist derart eingerichtet, dass ein Kabineneinbauelement anbringbar ist. Die Kabinenstruktureinheit ist dabei freitragend ausgebildet. Ferner kann die Kabinenstruktureinheit an einer Flugzeugstruktur befestigbar sein.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird eine Kabinenanordnung zur Anbringung von Kabineneinbauelementen bereitgestellt. Die Kabinenanordnung weist eine erste oben beschriebene Kabinenstruktureinheit und eine zweite oben beschriebene Kabinenstruktureinheit sowie ein Ausgleichselement auf. Zwischen der ersten Kabinenstruktureinheit und der zweiten Kabinenstruktureinheit ist das Ausgleichselement derart eingerichtet, dass Toleranzen ausgleichbar sind.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird ein Verfahren zur Anbringung von Kabineneinbauelementen für ein Flugzeug geschaffen. Ein Kabineneinbauelement wird an einer Kabinenstruktureinheit befestigt. Die Kabinenstruktureinheit wird an einer Flugzeugstruktur befestigt, wobei die Kabinenstruktureinheit freitragend ausgebildet ist.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine Kabinenstruktureinheit zur Anbringung von Kabineneinbauelementen gemäß den obigen Ausführungsbeispielen in einem Flugzeug verwendet.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird ein Flugzeug mit einer Kabinenstruktureinheit zur Anbringung von Kabineneinbauelementen gemäß einer der obigen Ausführungsformen geschaffen.
Unter dem Begriff „freitragend” wird ein Bauteil bzw. eine Struktureinheit verstanden, welche zur Erfüllung ihrer Funktion ohne weitere äußere Lastaufnahmeelemente auskommt. Dazu ist die „freitragende” Struktureinheit so auszuführen, dass sämtliche im Betrieb aufkommenden Belastungen von der Struktureinheit aufgenommen werden können. Mit anderen Worten kann eine freitragende Struktureinheit Kräfte und Momente aufnehmen, ohne selbst durch andere externe Strukturen gestützt werden zu müssen. Unter „freitragender Struktur” wird somit eine statisch stabile, selbsttragende Struktur verstanden.
Die freitragende Kabinenstruktureinheit kann somit die Kabineneinbauelemente selbstständig freitragend haltern, ohne auf Stützfunktionen der Flugzeugstruktur angewiesen zu sein. Somit kann auf Verstrebungen und Verstärkungen zwischen der Kabinenstruktureinheit und der Flugzeugstruktur verzichtet werden. Aufgrund der wenigen Berührungspunkte der Kabinenstruktur mir der Flugzeugstruktur werden die Verformungen des Flugzeugrumpfes bzw. der Flugzeugstruktur kaum auf die Kabinenstruktureinheit weitergegeben, so dass eine Relativbewegung der Kabineneinbauelemente zueinander reduziert wird.
Somit bildet die Kabinenstruktureinheit eine in sich statisch selbstständige Einheit, ohne dass mit der Flugzeugstruktur verbundene Strukturverstärkungsmaßnahmen benötigt werden. Die Kabinenstruktureinheit muss lediglich hinsichtlich Verschiebens innerhalb der Flugzeugstruktur gesichert werden. Sonstige Momente, Spannungen oder Dehnungen werden nicht von der Flugzeugstruktur in die freitragende Kabinenstruktur eingeleitet. Damit ist die Kabinenstruktureinheit unabhängig von einer Verformung der Flugzeugstruktur. Bildhaft dargestellt kann der Aufbau der Kabinenstruktureinheit mit der eines Zeltes verstanden werden, indem ein Innenzelt und ein Außenzelt selbstständig voneinander bestehen, wobei das Innenzelt lediglich gegen Verrutschen von dem Außenzelt gesichert werden muss. Bewegungen des Außenzeltes beeinflussen dass Innenzelt kaum.
Die Einwirkungen von Wind, Temperatur oder sonstigen Strukturbewegungen auf die Kabinenstruktur wird somit gedämpft und lediglich über die Befestigungselemente zwischen der Kabinenstruktureinheit und der Flugzeugstruktur übertragen, so dass eine Verformung der Kabinenstruktureinheit und somit der Kabineneinbauelemente kaum auftritt. Die Kabinenstruktureinheit mit den Kabineneinbauelementen bilden somit eine einheitliche freitragende bzw. selbsttragenden statischen Verbund, ohne Verformungsmomente der äußeren Flugzeugstruktur aufzunehmen.
Daher können die benötigten Ausgleichsspalte, wie sie im Stand der Technik eingesetzt werden müssen, in ihrer Breite stark reduziert werden, da mittels der Kabinenstruktur kaum eine Relativbewegung zwischen den Kabineneinbauelementen vorhanden ist. Somit sind keine breiten Toleranz-Spalte mehr notwendig. Die Kabineneinbauelemente können daher derart angeordnet werden, dass lediglich kleine Trennspalte bestehen bleiben. Diese Trennspalte können als Fuge ausgebildet werden, indem beispielsweise eine Silikondichtmasse eingebracht wird. Aufgrund der Reduzierung der Breite der Spalte zwischen den Kabineneinbauelementen wird ein höherer Komfort- Design- und Geräuschpegelzustand erreicht. Zudem kann die Anzahl an Lippendichtungen reduziert werden. Aufgrund der Reduzierung der Größe der Spalte tritt ein geringerer Lärmpegel in die Kabine ein. Da die bisherigen Dichtungen für die breiten Toleranz-Spalte, wie beispielsweise Lippendichtungen, Materialermüdungserscheinungen aufweisen und im Flugbetrieb häufig mit Gepäck gegen diese Dichtungen gestoßen wird, müssen diese Dichtungen oft ausgetauscht werden. Die Klebeflächen der Dichtungen müssen zudem oft nachgearbeitet werden. Zudem kann aufgrund des Klebens der Dichtungen mit den Kabineneinbauelementen eine Austauschbarkeit erschwert werden. Daher müssen bei Layout-Veränderungen der Kabine diese Dichtungen meistens komplett erneuert werden. Aufgrund der Reduzierung der Spalte und somit der Reduzierung der Dichtungen werden Kosten eingespart und eine bessere Wartbarkeit erzielt. Zudem führen defekte Dichtungen häufig zu Kundenbeanstandungen, welche daher ebenfalls reduziert werden.
Unter dem Begriff Flugzeugstruktur werden alle tragenden Elemente eines Flugzeugs verstanden, wie beispielsweise Stringer, Spanten, Querträger, Bodenträger oder sonstige tragende Elemente eines Flugzeugrumpfes.
Unter einem Ausgleichselement kann ein Spalt sowie Dämpferelemente verstanden werden, welche eine Bewegung der ersten Kabinenstruktureinheit und der zweiten Kabinenstruktureinheit zueinander ausgleichen können. Toleranzen bedeuten dabei beispielsweise Bewegungstoleranz, Formtoleranzen oder Ausdehnungstoleranzen, welche beispielsweise aufgrund von Temperaturänderungen indiziert werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Kabinenstruktureinheit eine Loslagereinrichtung auf. Die Kabinenstruktureinheit kann mittels der Loslagereinrichtung derart an einer Flugzeugstruktur befestigbar sein, dass die Kabinenstruktureinheit entlang einer Flugzeuglängsrichtung verschiebbar ist. Unter dem Begriff Loslagereinrichtung wird ein frei bewegliches Auflager verstanden, welches zumindest einen Translationsfreiheitsgrad aufweist, also Bewegungen in einer Richtung zulässt.
Unter dem Begriff Flugzeuglängsrichtung wird die Richtung verstanden, in der sich der Rumpf zylinderförmig erstreckt. In der Fachsprache ist ein flugzeugfestes Koordinatensystem bekannt, in dem die x-Achse entlang dieser Flugzeuglängsrichtung, das heißt entlang der Erstreckungsrichtung des Flugzeugrumpfes definiert wird. Die seitliche Erstreckungsrichtung, das heißt orthogonal zu der x-Richtung, wird y-Achse genannt. Die Erstreckung in vertikaler Ausrichtung und orthogonal zu der x- und y-Achse wird z-Achse genannt.
Mit der Möglichkeit, die Kabinenstruktureinheit mittels der Loslagereinrichtung an einer Flugzeugstruktur zu befestigen, kann die Kabinenstruktureinheit relativ zu der Flugzeugstruktur beweglich sein bzw. verschoben werden. So kann die Kabinenstruktureinheit mitsamt der daran befestigten Kabineneinbauelemente entlang der Flugzeuglängsrichtung, also entlang der x-Achse, verschoben werden. Aufgrund der Loslagereinrichtung werden somit keine Verformungskräfte der Flugzeugstruktur auf die Kabinenstruktureinheit übertragen. Zudem kann das Kabinenlayout mittels der Kabinenstruktureinheit flexibel geändert werden, da die Kabineneinbauelemente, wie beispielsweise ganze Sitzreihen inklusive ihrer zugehörigen Gepäckfächer, an einer Kabinenstruktureinheit befestigt sein können und somit als Ganzes einfach und schnell verschiebbar sein. Große Umrüstarbeiten sind dazu nicht erforderlich, so dass die Umrüstzeiten sowie die Umrüstkosten eines Kabinenlayouts reduziert werden können.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Kabinenstruktureinheit eine Festlagereinrichtung auf. Die Kabinenstruktureinheit kann mittels der Festlagereinrichtung derart mit der Flugzeugstruktur befestigbar sein, dass Kräfte entlang der Flugzeuglängsachse übertragbar sind.
Unter einer Festlagereinrichtung wird eine Lagereinrichtung verstanden, welche die Kabinenstruktureinheit in alle drei Translationsfreiheitsgrade festhält. Momente, wie beispielsweise Biegemomente, Torsionsmomente oder andere Momente, welche von der Flugzeugstruktur impliziert werden, können mittels des Festlagers nicht übertragen werden, so dass dennoch keine Verformung der Kabinenstruktur stattfindet.
Mittels der Festlagereinrichtung kann die Kabineneinbaustruktur gegen Verschieben relativ zu der Flugzeugstruktur gesichert werden, ohne dass Verformungsmomente von der Flugzeugstruktur auf die Kabinenstruktureinheit übertragen werden. Somit bleibt trotz Verformung der Flugzeugstruktur die Kabinenstruktureinheit formstabil, das heißt Verformungsenergien bzw. Verformungsmomente werden nicht übertragen. Somit kann die Kabinenstruktureinheit relativ zur Flugzeuglängsrichtung an der Flugzeugstruktur befestigt werden, ohne dass Kräfte, welche aufgrund von äußeren Einflussfaktoren, wie beispielsweise Temperaturunterschiede oder sonstigen Strukturbewegungen verursacht werden, auf die Kabinenstruktureinheit übertragen werden. Daher kann die Größe, bzw. die Breite der Ausgleichspalte, welche zwischen den Kabineneinbauelementen zur Pufferung von Relativbewegungen angeordnet sind, verkleinert werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Kabinenstruktureinheit ein Dämpfungselement auf. Die Kabinenstruktureinheit kann mittels des Dämpfungselements derart mit der Flugzeugstruktur befestigbar sein, dass Schwingungen der Flugzeugstruktur dämpfbar sind. Schwingungen der Flugzeugstruktur entstehen beispielsweise durch die Flugzeugtriebwerke oder durch Eigenschwingungen der Komponenten. Zwischen den Verbindungsstellen der freitragenden Kabinenstruktur und der Flugzeugstruktur kann mit den Dämpfungselementen die Schwingungen reduziert werden, wodurch der Einfluss der Schwingungen auf die Kabineneinbauelemente ebenfalls reduziert wird. Dämpfungselemente können beispielsweise aus Hartgummi, den sog. Shockmounts, oder aus Feder-Dämpfer-Systemen bestehen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Kabinenstruktureinheit eine Mehrzahl von Trägerrahmen und eine Längsversteifungsrippe auf, wobei die Längsversteifungsrippen zwischen jedem der Mehrzahl von Trägerrahmen eingerichtet ist.
Die Längsversteifungsrippe ist dabei derart eingerichtet, eine Kraft entlang der Flugzeuglängsachse bzw. der x-Achse zu übertragen. Mit anderen Worten wird zwischen jeweils zwei Trägerrahmen eine Längsversteifungsrippe eingefügt, um Kräfte entlang der Flugzeuglängsachse zu übertragen. Somit kann ein statisch stabiler Verbund aus Trägerrahmen und Längsversteifungsrippen geschaffen werden, welcher geringe Materialanforderungen benötigt. Mittels dieser Leichtbaubauweise kann eine statisch stabile und freitragende Kabinenstruktureinheit geschaffen werden, an der beliebig viele Kabineneinbauelemente anbringbar sind.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Kabinenstruktureinheit ferner ein Befestigungsmittel auf, wobei das Kabineneinbauelement austauschbar mittels der Befestigungsmittel an der Kabinenstruktureinheit befestigbar ist. Die Befestigungsmittel können dabei aus verschiedenen Kraftschnellverschlüssen, Schraubverbindungen oder sonstigen lösbaren Befestigungsmitteln bestehen, um die Kabineneinbauelemente an der Kabinenstruktureinheit zu befestigen. Ferner können ebenfalls Stecksysteme als Befestigungsmittel dienen, welche die Kabineneinbauelement zügig mit der Kabinenstruktur verbindet. Somit können die Kabineneinbauelemente, wie beispielsweise ein Gepäckfach oder ein Flugzeugsitz mittels weniger Handgriffe von der Kabinenstruktureinheit entfernt werden und durch anderen Kabineneinbauelemente ersetzt werden. Ist beispielsweise ein Sitzelement defekt, so kann dieses äußerst zügig mit einem intakten Sitzelement ausgetauscht werden, ohne dass lange Wartungszeiten und somit Wartungskosten entstehen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist das Kabineneinbauelement integral und einstückig mit der Kabinenstruktureinheit eingerichtet. So kann beispielsweise ein Gepäckfach zusammen mit einem Trägerrahmen gefertigt und in die Kabine eingebaut werden. Somit können ganze Einheiten schneller in die Flugzeugstruktur eingebaut und zudem mit weniger Materialaufwand gefertigt werden. Ist ein Kabineneinbauelement integral und einstückig, das heißt ein Teil der Kabinenstruktureinheit, so kann auf Befestigungsmittel oder Toleranzen verzichtet werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist das Kabineneinbauelement derart an der Kabinenstruktureinheit eingerichtet, dass ein Kraftfluss übertragbar ist. Somit kann das Kabineneinbauelement selbst den statischen Verbund der Kabinenstruktureinheit verstärken. Das Kabineneinbauelement ist dabei derart mit der Kabinenstruktureinheit verbunden, dass Kräfte in allen Translationsrichtungen übertragbar sind. Weitere Verstärkungselemente, die zu der freitragenden Kabinenstruktureinheit beitragen müssen, können dadurch unnötig werden bzw. reduziert werden. Somit kann Material und Kosten eingespart werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Kabinenstruktureinheit eine Versteifungsfläche auf. Die Kabinenstruktureinheit kann damit in Schalenform gefertigt werden, wobei beispielsweise die Schale aus Verbundfasermaterial besteht. Somit kann der statische Verbund der Kabinenstruktureinheit beispielsweise eine Halbkreisform entlang der Flugzeuglängsachse aufweisen, welche alle Kräfte der Kabineneinbauelemente aufnehmen kann. Die Versteifungsflächen können gleichzeitig eine Kabinenverkleidung darstellen, so dass keine weiteren Designelemente zusätzlich notwendig sind. Als Baustoff für die Versteifungsflächen kann beispielsweise eine Sandwichbauweise bestehend aus einem Kernmaterial, wie beispielsweise ein sogenanntes Honeycomb mit Prepreglagen eingesetzt werden. Das Honeycomb weist dabei eine Wabenstruktur auf. Mit diesen Versteifungsflächen können Gewicht und Kosten eingespart werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weisen die Trägerrahmen der Mehrzahl von Trägerrahmen eine Mehrzahl von Trägerelementen auf, wobei die Mehrzahl von Trägerelementen lösbar miteinander befestigbar sind. Die Trägerrahmen können mittels lösbaren Befestigungsmittel, wie Schraubverbindungen, modular aufgebaut werden und beispielsweise in ihrer Größe geändert werden. Dies kann Vorteile bei der Montage der Trägerrahmen mit sich bringen, womit eine Anpassbarkeit an verschiedene Rumpfdurchmesser ermöglicht wird. Gerade mit Blick auf die Produktionstechniken können mehrere Standardteile verwendet werden, die mittels unterschiedlich großen und individuell gefertigten Teilen in ihrer Gesamtgröße eingestellt werden können. Somit lassen sich Produktionskosten und Montagekosten reduzieren.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Mehrzahl von Trägerelementen mittels einer Steckverbindung lösbar miteinander befestigbar. Mittels einer Steckverbindung kann zügig eine Kabinenstruktur zusammengesetzt werden, ohne Befestigungsmittel einsetzen zu müssen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Flugzeugstruktur eine Fußbodenstruktur auf, wobei die Kabinenstruktureinheit an der Fußbodenstruktur befestigbar ist. Die Fußbodenstruktur eines Flugzeugs verläuft quer in horizontaler Richtung zur Flugzeuglängsachse. An der Fußbodenstruktur bzw. den Querträgern der Flugzeugstruktur greifen keine äußeren Einwirkungen, welche normalerweise an der Flugzeughaut angreifen, an. Somit können äußere Einflüsse, welche durch Wind oder der Umgebungstemperaturen induziert werden, vernachlässigt werden. Die Fußbodenstruktur weist somit eine geringere Verformung als die Flugzeughaut bzw. die Stringer und Spanten der Flugzeughaut auf. Somit kann eine Verformung der Befestigungsfläche der Kabinenstruktureinheit verringert bzw. gedämpft werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Kabineneinbaueinheit aus der Gruppe bestehend aus Toiletteneinheiten, Kücheneinheiten, Sitzeinheiten, Designelementen, Treppenelementen, Gepäckfächern, Luftbereitstellungseinheiten, Fensterpanels und Lifteinheiten ausgewählt. Diese beispielhafte Aufzählung soll nicht als abschließende Aufzählung verstanden werden. Prinzipiell sind jegliche in der Kabine eines Flugzeugs sich befindenden Einbauelemente als Kabineneinbaueinheit zu verstehen, welche an der Kabinenstruktureinheit befestigbar sind.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens wird in einem ersten Schritt das Kabineneinbauelement an die Kabinenstruktureinheit angebracht und in einem nachfolgenden zweiten Schritt die Kabinenstruktureinheit mit dem Kabineneinbauelement an die Flugzeugstruktur befestigt. Somit besteht die Möglichkeit, die Kabineneinbauelemente an die Kabinenstruktureinheit vorzumontieren, so dass das Produktionsverfahren des Flugzeugs verbessert werden kann. So kann beispielsweise parallel zur Kabinenmontage die Flugzeugmontage betrieben werden und nicht wie bisher erst das Flugzeug hergestellt und dann die Kabine montiert werden. Dies führt zu reduzierten Produktionszeiten und somit zu geringeren Produktionskosten. Die Kabinenstruktureinheit ist somit als Ganzes oder nur teilweise inklusive aller Kabineneinbauelemente vormontierbar und anschließend in den Flugzeugrumpf einbringbar. Die Sektionen des Flugzeugrumpfes bleiben während der Montage der Kabinenstruktur geöffnet und werden nach der Kabinenmontage mit dem Flugzeugheck oder Flugzeugbug verschlossen.
Die Ausführungsbeispiele der Kabinenstruktureinheit gelten für die Kabinenanordnung, das Verfahren, die Verwendung und das Flugzeug und umgekehrt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden werden zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis der Erfindung Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung von Kabineneinbauelementen;
2 eine schematische Darstellung einer aus dem Stand der Technik bekannten Abdichtungsanordnung zwischen Kabineneinbauelementen;
3 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, bei der Kabineneinbauelemente an einer Kabinenstruktureinheit befestigt sind;
4 eine räumliche Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform der Kabinenstruktureinheit in einem Flugzeugrumpf;
5 eine vergrößerte Darstellung der Kabinenstruktureinheit gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
6 eine schematische Darstellung von einem Verbindungssystem der Kabinenstruktureinheit gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
7 eine schematische Darstellung einer Kabinenstruktureinheit mit verschiedenen Auflagern gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
8 eine schematische Darstellung eines Flugzeugrumpfes mehreren Modulen von Kabinenstruktureinheiten gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
Detaillierte Beschreibung von exemplarischen Ausführungsformen
Gleiche oder ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
3 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung, in der eine Kabinenstruktureinheit 1 mit Kabineneinbauelementen 2 in einer Flugzeugstruktur 5 dargestellt wird. Die Kabinenstruktureinheit 1 ist zur Anbringung von Kabineneinbauelementen 2 für ein Flugzeug geschaffen. Die Kabinenstruktureinheit 1 ist dabei derart eingerichtet, dass ein Kabineneinbauelement 2 anbringbar ist. Die Kabinenstruktureinheit 1 ist freitragend ausgebildet und an einer Flugzeugstruktur 5, 6 befestigbar. Die Kabinenstruktureinheit 1 kann dabei mittels eines Loslagers 3 oder eines Festlagers 4 an einer Flugzeugstruktur 5 oder einer Fußbodenstruktur 6 des Flugzeugs angebracht sein. Da die Kabinenstruktureinheit 1 freitragend ausgebildet ist, müssen keine zusätzlichen Versteifungs- oder Befestigungsmittel an der Flugzeugstruktur 5 bzw. der Fußbodenstruktur 6 angebracht werden.
Da die Kabinenstruktureinheit 1 freitragend, bzw. selbsttragend ausgebildet ist, kann diese Kabinenstruktureinheit 1 beispielsweise außerhalb der Flugzeugstruktur 5 gefertigt werden und mit den Kabineneinbauelementen 2 bestückt werden. Erst dann kann die Kabinenstruktureinheit 1 als Ganzes in die Flugzeugstruktur 5 eingebaut werden. Somit können parallele Fertigungsabläufe einerseits, beispielsweise die Fertigung des Flugzeugrumpfes, und andererseits gleichzeitig die Fertigung der Kabinenstruktureinheit 1 umgesetzt werden, so dass Produktionskosten eingespart werden können.
1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform von einer Anordnung von Kabineneinbauelementen 2, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Kabineneinbauelemente 2 werden einzeln an der Flugzeugstruktur 5 befestigt. Aufgrund von Verformungen der Flugzeugstruktur 5, beispielsweise aufgrund von äußeren Einflüssen wie Temperaturschwankungen oder Flugbeanspruchungen, muss zwischen jedem Kabineneinbauelement 2 entweder ein radialer Spalt 13 oder ein longitudinaler Spalt 14 bereitgestellt werden. Nur so können relative Bewegungen zwischen den Kabineneinbauelementen 2 ausgeglichen werden. Die radialen Spalte 13 und die longitudinalen Spalte 14 können jedoch nur schlecht Lärm oder keine Temperatur dämpfen bzw. isolieren. Somit tritt durch die Spalte 13, 14 Lärm und Umgebungstemperatur in das Kabineninnere, welches zu einem nachteiligen Kabinenkomfort führt.
2 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Dichtungsanordnung der radialen Spalte 13 und der longitudinalen Spalte 14. Zwischen den Kabineneinbauelementen 2 muss jeweils eine Dichtung, wie beispielsweise eine Lippendichtung 15, angeordnet sein, um ein Durchdringen von Temperaturen oder Geräuschpegeln zu verhindern. Diese Lippendichtungen 15 sind jedoch wartungsanfällig und müssen daher ständig auf ihre Dichtigkeit überwacht und gewartet werden, so dass dadurch ein hoher Wartungsaufwand und hohe Materialkosten entstehen. Zudem führt ein Austausch von Kabinenelementen 2 dazu, dass die Lippendichtungen 15 zusätzlich ausgetauscht werden müssen, wodurch zusätzliche Materialkosten entstehen können.
4 zeigt eine räumliche Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Kabinenstruktureinheit 1. An der Kabinenstruktureinheit 1 können verschiedene Kabineneinbauelemente 2 unabhängig von einer Flugzeugstruktur 5 angeordnet sein. Die Kabineneinbauelemente 2 können dabei wie dargestellt aus Gepäckstauräumen, die sogenannten Hatracks, oder sonstigen Verkleidungs- oder Sitzelementen bestehen. Die Kabinenstruktureinheit 1 kann dabei mehrere Trägerrahmen 11 und/oder Versteifungsflächen 9 aufweisen. Die Kabinenstruktur 1, welche beispielsweise aus Versteifungsflächen 9 und/oder Trägerrahmen 11 besteht, ist freitragend ausgebildet, so dass keine Unterstützungsverbindungen zwischen der Flugzeugstruktur 5 und der Kabinenstruktureinheit 1 benötigt werden. Die Kabinenstruktur 1 kann dabei beispielsweise mittels eines Loslagers 3 oder eines Festlagers 4 an der Flugzeugstruktur 5 oder, wie beispielsweise in 4 dargestellt, an der Fußbodenstruktur 6 angeordnet werden. Mittels eines Loslagers, welches einen Translationsfreiheitsgrad zulässt oder eines Festlagers 4 kann die Kabinenstruktureinheit 1 dabei in ihrer Position relativ zum Flugzeugrumpf bzw. der Flugzeugstruktur 5 gehaltert werden, ohne dass Momente der Flugzeugstruktur 5 auf die Kabinenstruktureinheit 1 übertragen werden. Solche Momente können beispielsweise aus Torsionsmomenten oder Biegemomenten des Rumpfes bestehen. Diese Momente wurden bisher aufgrund der Befestigung der Kabinenelemente 2 an der Flugzeugstruktur 5 direkt auf die Kabineneinbauelemente 2 übertragen, so dass eine Relativbewegung der Kabineneinbauelemente 2 zueinander entstand. Da die Verformungsmomente, also beispielsweise die Biege- oder Torsionsmomente der Flugzeugstruktur nicht mehr auf die Kabinenstruktureinheit 1, an der die Kabineneinbauelemente 2 angeordnet sind, übertragen werden, findet keine bzw. kaum eine Relativbewegung der Kabineneinbauelemente 2 statt. Somit müssen keine Ausgleichsspalte, das heißt radiale Spalte 13 oder longitudinale Spalte 14, zwischen den Kabinenelementen 2 geschaffen werden. Durch die Reduzierung der Spalte 13, 14 kann Isolationsmaterial, wie beispielsweise Lippendichtungen 15, eingespart werden und zudem eine höhere Dichtigkeit gegenüber Lärm und äußeren Temperatureinflüssen bereitgestellt werden.
5 zeigt eine vergrößerte Aufnahme einer Kabinenstruktureinheit 1, an die Einbauelemente 2 befestigt sind. Die Kabinenstruktureinheit 1 besteht dabei aus bogenförmigen Trägerrahmen 11, welche zudem Verstärkungsflächen 9 aufweisen. Zur Versteifung in der Kabinenstruktureinheit 1 entlang der Flugzeuglängsachse bzw. entlang der x-Achse eines flugzeugsfesten Koordinatensystems, sind zudem Längsversteifungsrippen angeordnet. Somit kann eine freitragende Kabinenstruktureinheit 1 geschaffen werden, welche die Lasten der Kabineneinbauelemente 2 tragen bzw. aufnehmen kann. Auch andere Kabineneinbauelemente 2, wie beispielsweise Versorgungsleitungen 7, können an der Kabinenstruktureinheit 1 angeordnet werden. Somit besteht die Möglichkeit, zudem jegliche Leitungen für die Elektronik oder Luftbeförderungsleitungen der Klimaanlage oder sonstige Versorgungsleitungen 7 an der Kabinenstruktureinheit anzuordnen. Da aufgrund der selbsttragenden bzw. freitragenden Kabinenstruktureinheit 1 kaum eine Relativbewegung bzw. eine Verformung der Kabinenstruktureinheit 1 stattfindet, kann somit ebenfalls auf Fertigungstoleranzen der Verbindungsrohre 7 verzichtet, bzw. die Fertigungstoleranzen der Verbindungsrohre 7 reduziert werden.
Ferner können die Kabineneinbauelemente 2 mittels lösbaren Befestigungsmitteln an der Kabinenstruktureinheit 1 befestigt werden, so dass ein zügiger Austausch vorgenommen werden kann. Mittels des Einsatzes von beispielsweise Kraftschnellverschlüssen kann somit jegliche Kabineneinbaueinheit 2 an die Kabinenstruktureinheit 1 lösbar angebracht werden, so dass ein zügiger Wechsel des gesamten Kabinenlayouts vorgenommen werden kann. Auf komplexe und aufwändige Dichtelemente, wie beispielsweise Lippendichtungen zwischen den Kabineneinbauelementen 2 kann verzichtet werden, da kein Spalt 13, 14, vorhanden ist.
6 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Kabinenstruktureinheit 1. Die Kabinenstruktureinheit 1 besteht dabei aus verschiedenen Trägerrahmen 11, welche eine Mehrzahl von Trägerelementen 12 aufweisen. Zudem besteht die Kabinenstruktureinheit 1 aus Längsversteifungsrippen 8 sowie aus Versteifungsflächen 9. Die Trägerelemente 12, die Versteifungsflächen 9 und die Längsversteifungsrippen 8 können beispielsweise über eine Steckverbindung in einfacher Art und Weise zusammengefügt werden, womit alle notwendigen Kräfte übertragen werden können. Somit kann ein einfaches System geschaffen werden, welches einen flexiblen und schnellen Austausch von Trägerelementen 12 oder Versteifungsflächen 9 oder Längsversteifungsrippen 8 ermöglicht. Beispielsweise können somit zur Einstellung der Größe der Kabinenstruktureinheit 1 verschieden große Elemente der Kabinenstruktureinheit 1 eingesetzt werden.
In 6 wird zudem eine beispielhafte Ausführungsform eines Loslagers 3 dargestellt. Die Kabinenstruktureinheit 1 kann beispielsweise über ein Schienensystem gelagert werden. Das Loslager, wie in 6 dargestellt, besteht beispielsweise aus einer entlang der x-Achse verlaufenden Schiene, in der die Kabinenstruktureinheit 1 eingebracht werden kann. Das Loslager 3 mit der Schiene kann beispielsweise an einer Fußbodenstruktur 6 befestigt sein, um somit Kräfte an die Flugzeugstruktur 5 zu übertragen. Kräfte entlang der Längsachse des Flugzeugs, bzw. entlang der x-Achse, werden dabei nicht übertragen, so dass die Kabinenstruktureinheit 1 entlang der Flugzeuglängsachse verschiebbar ist. Zudem kann, wie in 6 dargestellt, ebenfalls ein Festlager 4 bereitgestellt werden, welches zudem die Kräfte in der Flugzeuglängsachse aufnimmt, so dass die Kabinenstruktureinheit 1 in allen drei Raumrichtungen Kräfte an die Flugzeugstruktur 5 übertragen kann und somit in seiner Lage fixiert ist. Das Festlager 4 kann beispielsweise wie in 6 dargestellt, aus einer Öse bestehen, in der beispielsweise die Trägerrahmen 11 bzw. die Trägerelemente 12 eingeschoben werden können.
7 zeigt eine beispielhafte Lagerung einer Kabinenstruktureinheit 1 in einem Flugzeugrumpf bzw. in einer Flugzeugstruktur 5. An dem rechten und linken Ende des Darstellungsausschnitts befindet sich jeweils ein Trägerrahmen 11, welcher mittels eines Festlagers 4 an der Flugzeugstruktur 5 befestigbar ist. Zur Versteifung der Kabinenstruktureinheit 1 können mehrere Zwischenträgerrahmen 11 angeordnet sein, welche lediglich mittels eines Loslagers 3 an der Flugzeugstruktur angeordnet werden können. In dieser selbsttragenden Kabinenstruktureinheit 1 können verschiedenste Kabineneinbauelemente 2, wie beispielsweise Hatracks oder Sitzelemente befestigt werden. Die Trennspalte zwischen den Kabineneinbauelementen 2 können dabei so gering gehalten werden, dass diese verfugt werden können. An den Festlagereinrichtungen 4 oder an den Trägerrahmen 11, welche die Kabinenstruktur 1 begrenzen können Ausgleichselemente eingesetzt werden, die eine Relativbewegung zu dem benachbarten Kabinenstrukturen 10 dämpfen.
8 zeigt eine Draufsicht auf einen Flugzeugrumpf, welche mehrere Kabinenstruktureinheiten 1, 10 aufweist. An dem vorderen Rumpfbereich und an dem hinteren Rumpfbereich sind jeweils zweite Kabinenstruktureinheiten 10 angeordnet. In der Mitte des Flugzeugrumpfes wird die erste Kabinenstruktureinheit 1 angeordnet. An dem Übergangsbereich befinden sich beispielsweise jeweils die Trägerrahmen 11 der ersten Kabinenstruktureinheit 1 und der zweiten Kabinenstruktureinheit 10. An den Übergangsbereichen sind die Kabinenstruktureinheiten 1, 10 beispielsweise mittels eines Festlagers 4 mit der Flugzeugstruktur 5 befestigt.
Bei einem Flugzeugrumpf befindet sich im Mittelbereich der Flügelkasten, welcher besonders steif ausgeführt ist. Zudem liegt meistens der Schwerpunkt des Flugzeugs ebenfalls in diesem Flügelkastenbereich, so dass in der Mitte des Flugzeugrumpfes wenig Verformungsmomente auftreten. In dem vorderen Flugzeugrumpfbereich sowie in dem hinteren Flugzeugrumpfbereich entstehen somit die größten Verformungen der Flugzeugstruktur 5. Um eine Relativbewegung zwischen der ersten Kabinenstruktureinheit 1 und den zweiten Kabinenstruktureinheiten 10 zu ermöglichen, kann ein Spalt vorgesehen werden, welcher die Relativbewegungen der Kabinenstruktureinheiten 1, 10 zulässt. Da wie im vorliegenden Beispiel lediglich drei Kabinenstruktureinheiten 1, 10 über den gesamten Flugzeugrumpf angeordnet sein können, sind lediglich zwei Spalte notwendig, um die Relativbewegungen zwischen den Kabinenstruktureinheiten 1, 10 zu ermöglichen. Somit müssen beispielsweise lediglich zwei Spalte mit Ausgleichselementen vorgesehen werden, so dass aufgrund der Reduzierung der Ausgleichselemente ein reduzierter Wartungsaufwand besteht. Bei Änderungen eines Kabinenlayouts bzw. bei Änderung der Position der Kabinenstruktureinheiten, muss somit lediglich an beispielsweise zwei Übergangsbereichen eine Dichtigkeit zur Flugzeugstruktur 5 überprüft werden. Damit lassen sich Wartungskosten und die Wartungszeit reduzieren.

1: Kabinenstruktureinheit, erste Kabinenstruktureinheit
2: Kabineneinbauelement
3: Loslager
4: Festlager
5: Flugzeugstruktur
6: Fußbodenstruktur
7: Verbindungselemente
8: Längsversteifungsrippe
9: Versteifungsfläche
10: zweite Kabinenstruktureinheit
11: Trägerrahmen
12: Trägerelement
13: radialer Spalt
14: longitudinaler Spalt
15: Lippendichtung

Claims

Kabinenstruktureinheit zur Anbringung von Kabineneinbauelementen für ein Flugzeug; wobei die Kabinenstruktureinheit (1) derart eingerichtet ist, dass ein Kabineneinbauelement (2) anbringbar ist; wobei die Kabinenstruktureinheit (1) freitragend ausgebildet ist; wobei die Kabinenstruktureinheit (1) nur an einer Fußbodenstruktur (6) befestigbar ist; und wobei die Kabinenstruktureinheit (1) momentfrei an einer Flugzeugstruktur (5) abstützbar ist.
Kabinenstruktureinheit nach Anspruch 1; aufweisend: eine Loslagereinrichtung (3); wobei die Kabinenstruktureinheit (1) mittels der Loslagereinrichtung (3) derart an der Fußbodenstruktur (6) befestigbar ist, dass die Kabinenstruktureinheit (1) entlang einer Flugzeuglängsrichtung verschiebbar ist.
Kabinenstruktureinheit nach Anspruch 1 oder 2; ferner aufweisend: eine Festlagereinrichtungen (4); wobei die Kabinenstruktureinheit (1) mittels der Festlagereinrichtung (4) derart an der Fußbodenstruktur (6) befestigbar ist, dass Kräfte entlang der Flugzeuglängsachse übertragbar sind.
Kabinenstruktureinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3; ferner aufweisend ein Dämpfungselement; wobei die Kabinenstruktureinheit (1) mittels des Dämpfungselements derart mit einer Flugzeugstruktur (5; 6) befestigbar ist, dass Schwingungen der Flugzeugstruktur dämpfbar sind.
Kabinenstruktureinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4; ferner aufweisend: eine Mehrzahl von Trägerrahmen (11); eine Längsversteifungsrippe (8); wobei die Längsversteifungsrippe (8) zwischen jedem der Mehrzahl von Trägerrahmen (11) eingerichtet ist; wobei die Längsversteifungsrippe (8) eingerichtet ist, eine Kraft entlang der Flugzeuglängsachse zu übertragen.
Kabinenstruktureinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5; ferner aufweisend: ein Befestigungsmittel; wobei das Kabineneinbauelement (2) austauschbar mittels des Befestigungsmittels an der Kabinenstruktureinheit (1) befestigbar ist.
Kabinenstruktureinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5; wobei das Kabineneinbauelement (2) integral und einstückig mit der Kabinenstruktureinheit (1) eingerichtet ist.
Kabinenstruktureinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7; wobei das Kabineneinbauelement (2) derart an der Kabinenstruktureinheit (1) eingerichtet ist, dass ein Kraftfluss übertragbar ist.
Kabinenstruktureinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8; wobei die Kabinenstruktureinheit (1) eine Versteifungsfläche (9) aufweist.
Kabinenstruktureinheit nach Anspruch 9; wobei die Trägerrahmen (11) der Mehrzahl von Trägerrahmen (11) eine Mehrzahl von Trägerelementen (12, 13) aufweisen; wobei die Mehrzahl von Trägerelementen (12) lösbar miteinander befestigbar sind.
Kabinenstruktureinheit nach Anspruch 10; wobei die Mehrzahl von Trägerelementen (12) mittels einer Steckverbindung lösbar miteinander befestigbar sind.
Kabinenstruktureinheit nach einem der Ansprüchen 1 bis 11; wobei die Kabineneinbaueinheit (2) aus der Gruppe bestehend aus Toiletteneinheiten, Kücheneinheiten, Sitzeinheiten, Designelemente, Treppenelemente, Gepäckfächern, Luftbereitstellungseinheiten und Lifteinheiten ausgewählt sind.
Kabinenanordnung zur Anbringung von Kabineneinbauelementen; wobei die Kabinenanordnung aufweist: eine erste Kabinenstruktureinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12; eine zweite Kabinenstruktureinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12; und ein Ausgleichselement; wobei zwischen der ersten Kabinenstruktureinheit (1) und der zweiten Kabinenstruktureinheit (10) das Ausgleichselement derart eingerichtet ist, dass Toleranzen ausgleichbar sind.
Verfahren zur Anbringung von Kabineneinbauelementen für ein Flugzeug; wobei das Verfahren aufweist: Befestigen eines Kabineneinbauelements (2) an einer Kabinenstruktureinheit (1); Befestigen der Kabinenstruktureinheit (1) nur an einer Fußbodenstruktur (6); wobei die Kabinenstruktureinheit (1) momentfrei an einer Flugzeugstruktur (5) abstützbar ist; und wobei die Kabinenstruktureinheit (1) freitragend ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 14; wobei in einem ersten Schritt das Kabineneinbauelement (2) an die Kabinenstruktureinheit (1) angebracht und in einem nachfolgendem zweiten Schritt die Kabinenstruktureinheit (1) mit dem Kabineneinbauelement (2) an die Fußbodenstruktur (6) befestigt wird.
Flugzeug mit einer Kabinenstruktureinheit zur Anbringung von Kabineneinbauelementen nach einem der Ansprüche 1 bis 12.