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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Flugzeug mit einem modularen Kabinenelement, das in den Rumpf des Flugzeugs eingebracht und aus diesem wieder entfernt werden kann.
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Kabinenelemente, die je nach Bedarf in einen Flugzeugrumpf montiert oder aus diesem wieder entfernt werden können, sind unter anderem in Flugzeugbereichen vorteilhaft, die nicht ständig dem Aufenthalt von Passagieren dienen, wie zum Beispiel in Frachträumen von Passagierflugzeugen oder im Rumpf von multifunktionalen Militärtransportern. Solche nachträglich einbaubaren und wieder entfernbaren Kabinenelemente werden auch als mobile Passagierkabinen bezeichnet und bringen generell Vorteile, wenn eine schnelle Umrüstung oder eine schnelle Montage von Einbauten erwünscht sind.
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Hintergrund der Erfindung
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Bekannt sind im Stand der Technik Systeme als plattenförmige Classdividers, wobei diese unten in den Sitzschienen in bekannter Weise verankert sind, siehe z. B.
US 3 063 388 A . Oben ragen aus diesen Platten Führungsstangen heraus, die in der Decke des jeweiligen Flugzeuginnenraumes in Bohrungen eingreifen, welche vorzugsweise als Kunststofflager in spezielle Krafteinleitungsbeschläge eingebracht sind. Wegen Relativbewegungen, die zwischen Decke und Boden in der Größenordnung einiger Zentimeter hauptsächlich in z-Richtung auftreten können, ermöglicht diese Anordnung eine freie Beweglichkeit der Deckenstruktur ohne Zwangskräfte in den Classdivider-Plattenelementen.
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Hierbei muss beachtet werden, dass immer ein wenige Zentimeter großer Spalt zwischen Plattenoberseite und Decke verbleiben muss und dass in gleicher Größenordnung immer ein Teil der Deckenstruktur über den Führungsstangen zusätzlich zur eigentlichen Führungslänge für die Relativbewegungen in z-Richtung freigehalten werden muss. Auch kann das notwendige seitliche Spiel in den Bohrungen bei Vibrationen Geräusche erzeugen. Der Ein- und Ausbau ist zudem relativ aufwändig, da die Elemente mit den Bohrungen in den Decken hierfür gelöst werden müssen. Die Einbringung ist außerdem an die Lage der Sitzschienen gebunden, was eine Einschränkung in der Raumaufteilung bedeutet. In Frachträumen, deren temporäre Nutzung für längere Flugreisen wünschenswert ist, sind Sitzschienen ohnehin nicht vorhanden.
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Weiter ist aus dem Stand der Technik ein Raumzellensystem (
DE 10 2005 003 154 A1 ) bekannt, welches sich ebenfalls zwischen Boden und Decke erstreckt und zwischen diesen verspannt wird. Hierbei wird ein Dachelement an einem Unterteil im Sinne einer schwimmenden Lagerung locker geführt und mehrere Federelement durch umlaufende Seilzüge aufgerichtet. Für die Seitenarretierung der Zelle ist lediglich die Reibung durch den Anpressdruck vorgesehen. Bei Vibrationen ist eine allmähliche Verschiebung des Kompartments nicht auszuschließen, beim Crash mit großen Beschleunigungen in x-Richtung bietet das beschriebene Raumzellensystem keine sichere Arretierung. Die Größe und das Gewicht der Zelle, stehen außerdem einer schnellen Montage und einer Verwendung im Hauptdeck im Weg. Die Federelemente können zudem nicht bis in eine stabile Endlage durchgeschwenkt werden. Sie verharren nach dem Aufrichten in einer leichten Schräglage unter Beibehaltung ständiger Seilspannung, damit das Zellenoberteil auch wieder heruntergefahren werden kann. Weil die Vorspannung dieser Federelemente wegen der im Flug rechnerisch in Böen auftretenden senkrechten Beschleunigungen bis über das Sechsfache des Gewichtes der eingebrachten Raumzelle betragen muss, würden die Seilzüge und ihre Widerlager dauerhaft sehr hohen Belastungen ausgesetzt sein und die Mechanik zum Aufrichten nicht mehr von Hand bewegt werden können.
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DE 10 2004 052 032 A1 beschreibt ein Innenraum-Wandelement für eine dauerhaft stationäre, individuelle Einteilung von Wohnraum. Das Innenraum-Wandelement kann zwei ineinander verschiebbare Gehäuse aufweisen. Die
DE 1 658 785 A beschreibt ein weiteres Beispiel für Elementtrennwände.
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Demnach ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Flugzeug mit einem leichten, einfachen und schnell montierbaren System bereitzustellen, welches zwischen Decke und Boden eines Flugzeuginnenraums an weitgehend beliebigen Stellen eingebracht werden kann, insbesondere unter Vermeidung der vorhergehend beschriebenen Nachteile.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Flugzeug mit einem modularen Kabinenelement für einen Innenraum des Flugzeugs bereitgestellt, wobei das modulare Kabinenelement einen Unterteil mit einem Verriegelungsmechanismus, und einen Oberteil mit einem Verriegelungsmechanismus aufweist, wobei die Verriegelungsmechanismen jeweils mindestens ein Verriegelungselement aufweisen, wobei der Oberteil relativ zu dem Unterteil um bis zu 5 cm oder mehr verschiebbar ist, dass der Unterteil gegen den Boden und der Oberteil gegen die Decke des Innenraums des Flugzeuges elastisch verspannbar sind, und wobei zum Verriegeln des modularen Kabinenelements im Innenraum des Flugzeugs in waagerechter und/oder in senkrechter Richtung das mindestens eine Verriegelungselement des Oberteils in eine Fixiervorrichtung an einer Deckenstruktur und das mindestens eine Verriegelungselement des Unterteils in eine Fixiervorrichtung an einer Bodenstruktur im Innenraum des Flugzeugs eingreifen, um das modulare Kabinenelement gegen negative Beschleunigungen oder ein Herausrutschen wegen eines Crash-bedingten starken Durchbiegens des Kabinenelements zu sichern.
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Merkmale, Eigenschaften, Vorteile und alternative Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend angegeben.
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Unter einem modularen Kabinenelement versteht man bevorzugt ein leichtes, einfach und schnell montierbares System, welches zwischen Decke und Boden eines Innenraums eines Flugzeugs an weitgehend beliebigen Stellen eingebracht und montiert werden kann.
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Bevorzugt ist als modulares Kabinenelement ein rundes, flaches oder schlank-quaderförmiges Einbausystem, welches zwischen Decke und Boden eines Flugzeuginnenraums verspannbar ist.
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Unter einem Innenraum eines Flugzeugs versteht man bevorzugt jenen Raum des Flugzeugs, in welchem Personen befördert werden bzw. wo Gegenstände transportiert werden.
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Unter einem Unterteil versteht man bevorzugt jenen Teil des modularen Kabinenelements, welcher nach einer Montage des Kabinenelements näher zu dem Boden des Flugzeuginnenraums angeordnet ist.
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Unter einem Oberteil versteht man bevorzugt jenen Teil des modularen Kabinenelements, welcher nach einer Montage des Kabinenelements nahe der Decke des Flugzeuginnenraums angeordnet ist. Bevorzugt weist der Unterteil eine größere Länge als der Oberteil auf.
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Unter einem Verriegelungsmechanismen versteht man bevorzugt einen Mechanismus, der entsprechende Elemente bzw. Komponenten, wie Verriegelungselemente an den Enden des Oberteils und/oder Unterteils aufweist, die ein Lösen der Teile aus Fixiervorrichtungen bzw. Aufnahmeelementen in Decke und Boden des Innenraums des Flugzeugs durch extreme Beschleunigungen (bis zu 16 g oder höher) verhindern.
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Unter Fixiervorrichtungen im Sinne der vorliegenden Erfindung versteht man bevorzugt verstärkte Bereiche in der Boden- und Deckenstruktur des Flugzeuginnenraumes, welche Öffnungen, bevorzugt Bohrungen, zum Einführen der oben und unten herausragenden Führungsprofile des modularen Kabinenelementes aufweisen, wobei die unmittelbare Umgebung dieser Öffnungen für die Einleitung von vertikalen und waagrechten Kräften in die lasttragenden Boden- und Deckenstrukturen des Flugzeugrumpfes verstärkt ist.
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Die unmittelbare Umgebung einer solchen Öffnung ist bevorzugt ringförmig ausgebildet, wobei der Ring nach oben eine scharfe Kante bzw. sinngemäß Öffnungen in der Lochleibung enthält, damit sich die Verriegelungselemente hinter den Kanten, bzw. in diesen Öffnungen verankern können.
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Die Häufigkeit und Anordnung der Fixiervorrichtungen im Flugzeug entspricht den geplanten Varianten des Innenraumdesigns, wobei bevorzugt so viele dieser verstärkten Öffnungen im Flugzeug vorhanden sind, dass die mobilen Kabinenelemente je nach Verwendungszweck variabel im Flugzeug angeordnet werden können.
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Unter dem Begriff, dass der Oberteil relativ zu dem Unterteil verschiebbar ist, versteht man bevorzugt, dass der Oberteil bzw. der Unterteil des modularen Kabinenelements mindestens eine Führungsschiene oder ein Führungsrohr bzw. ein integriertes Profil bzw. Rohrteil, bzw. mindestens eine Aufnahme für eine Führungsschiene bzw. ein Führungsrohr aufweisen, so dass der Oberteil bzw. Unterteil des modularen Kabinenelements in Bezug zueinander bzw. relativ zu einander verschoben werden können.
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Bevorzugt erfolgt die Verschiebung bei einer vertikalen Anordnung des modularen Kabinenelements in vertikaler Richtung, wobei Oberteil und Unterteil bis zu einer vorherdefinierten Position relativ zueinander verschoben werden können, wenn der Oberteil und der Unterteil in den vorhergehend erwähnten Fixiervorrichtungen mittels der Verriegelungsmechanismen in Boden und Decke des Innenraums des Flugzeugs verriegelt sind.
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Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass sich das modulare Kabinenelement an eine in Grenzen variable Raumhöhe, d. h. dem sich im Flug elastisch verändernden Abstand vom Boden zur Decke, der mehrere Zentimeter betragen kann, oder auch aus Fertigungsgründen unterschiedlichen Raumhöhen anpasst. Dabei kann der Unterteil des modularen Kabinenelements in entsprechende Fixiervorrichtungen bzw. Aufnahmeelemente im Boden des Flugzeuginnenraums eingebracht werden und nach einer entsprechenden Verschiebung des Oberteils des modularen Kabinenelements kann auch der Oberteil des modularen Kabinenelements in entsprechenden Fixiervorrichtungen in der Decke des Flugzeuginnenraums eingebracht werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Unterteil in Bezug auf den Oberteil über den Verschlussmechanismus elastisch feststellbar ist.
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Unter einem Verschlussmechanismus versteht man bevorzugt einen Mechanismus, welcher die Freiheitsgrade der während der Montage vielfach beweglichen Teile soweit einschränkt, dass nur gewünschte Bewegungen, bevorzugt vertikale Bewegungen, die aus der elastischen Decken- und Bodenverformung (diese kann mehrere Zentimeter betragen) entstehen, gegen die Federspannkraft wirkende Bewegungen möglich sind.
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Unter dem Begriff, dass der Unterteil in Bezug auf den Oberteil über den Verschlussmechanismus elastisch feststellbar ist, versteht man bevorzugt, dass der Unterteil und der Oberteil über eine im Verschlussmechanismus enthaltene Feder, die bevorzugt eine Luftfeder ist, gegen Decke und Boden des Innenraums des Flugzeugs verspannbar ist. Die Verspannung ist dabei elastisch, d. h., dass es dem Unterteil und dem Oberteil, die fest in entsprechenden Fixiervorrichtungen in Boden und Decke des Innenraums des Flugzeugs verriegelt sind, möglich ist, über entsprechende Führungsrohre bzw. integrierte Profile oder Rohrteile (diese werden später näher beschrieben), aeroelastischen Decken- und Bodendeformationen zu folgen. Die maximale Verschiebung des Oberteils relativ zu dem Unterteil des modularen Kabinenteils kann dabei bevorzugt bis zu 5 cm betragen. Wobei dieser Wert von den jeweiligen Flugzeugdimensionen und verwendeten Materialien abhängig ist und auch weit größer sein kann.
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Durch den Einbau des modularen Kabinenelements in den Innenraum eines Flugzeugs bleiben Oberteil und Unterteil auch in montiertem Zustand, also an Boden und Decke anliegend, während des Fluges in vertikaler Richtung relativ zueinander beweglich, womit es dem Oberteil und Unterteil des Kabinenelements möglich ist, den aeroelastischen Decken- und Bodendeformation, bevorzugt von bis zu 5 cm oder mehr zu folgen. Die aeroelastische Decken- und Bodendeformation ist dabei von den Dimensionen des Flugzeugs abhängig und kann auch weit mehr als die genannten 5 cm betragen.
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Zur Fixierung des modularen Kabinenelements weisen der Oberteil und/oder der Unterteil an ihren in die Flugzeugbodenstruktur und Deckenstruktur eingreifenden Endbereichen Verriegelungselemente auf, die in entsprechenden Fixiervorrichtungen des Bodens und der Decke verriegelt werden. Diese werden nachfolgend genauer beschrieben.
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Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass das Verriegelungselement durch Traversen gelöst wird, welche ihrerseits durch eine gelenkige Verbindung mit dem kniehebelartigen Verschlusssystem betätigt werden. Dabei sind die Verriegelungselemente einzeln oder in Gruppen, unabhängig von der Bewegung des Verschlusssystems, von Hand und/oder durch separate Mechanismen, vorzugsweise Seilzüge betätigbar.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es bevorzugt, dass der Unterteil und/oder Oberteil des modularen Kabinenelements eine Sandwichbauweise aufweist.
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Unter einer Sandwichbauweise versteht man bevorzugt Plattenstrukturen, bei denen relativ dünne kräfteführende Deckschichten auf einer leichten hinreichend schubsteifen Innenschicht, die bevorzugt aus Wabenmaterial besteht, aufgebracht sind, wobei der Unterteil und der Oberteil des modularen Kabinenelements jeweils Aussparungen in dieser Innenschicht aufweist, sodass entsprechende Elemente, wie eine Schubstange zur Bewegung von Traversen, ein Kniehebelmechanismus, integrierte Profile oder Rohrteile und ein Freiraum für die Aufnahme eines überdeckenden Abschnittes des jeweils gegenüberliegenden, eintauchenden Teiles innerhalb der Sandwichstruktur von Ober- und Unterteil angeordnet werden können. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass diese Elemente derart konstruiert werden können, dass das modulare Kabinenelement entsprechend platzsparend und optisch ansprechend ist.
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Durch die Sandwichbauweise ist es möglich, dass der Unterteil und/oder der Oberteil in entsprechende Aussparungen im Sandwichkern eintaucht bzw. versenkbar ist und entsprechend der elastischen Flugzeugverformungen senkrecht darin bewegbar ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass der Oberteil und/oder der Unterteil des modularen Kabinenelements eine Traverse zum Betätigen eines Verriegelungsmechanismus für die Verriegelungselemente aufweist.
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Bevorzugt versteht man unter einer Traverse ein Element des modularen Kabinenelements, mittels welchem Verriegelungselemente, die bevorzugt wie Federklammern ausgebildet sind, des modularen Kabinenelements aktiviert werden, wobei das Verriegelungselement aus mindestens einer Öffnung des Endes des Führungsrohres bzw. des integrierten Rohteiles herausragt und somit zu einer Fixierung in den entsprechenden Fixiervorrichtungen im Boden und der Decke des Flugzeuginnenraums sorgt.
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Bevorzugt ist die Traverse des Oberteils des modularen Kabinenelements und die Traverse des Unterteils des modularen Kabinenelements über entsprechende Schubstangen und den Verschlussmechanismus miteinander verbunden. Nachdem der Oberteil des modularen Kabinenelements und der Unterteil des modularen Kabinenelements in Bezug aufeinander in vertikaler Richtung in dem Innenraum des Flugzeugs verschoben wurden, können durch die Traversen über den kniehebelartigen Verschlussmechanismus, der als Hauptfunktion die Federelemente spannt, in Richtung Decke und Boden Kräfte ausgeübt werden, die ein Klappern bei aeroelastischer Vibration verhindern. Außerdem ergibt sich der Vorteil, dass nach einer Betätigung des Verschlussmechanismus, d. h. nachdem der Verschlussmechanismus in entsprechende Aufnahmen des Oberteils und des Unterteils eingeklappt wurde, zusätzlich eine Arretierung des modularen Kabinenelements hergestellt werden kann, wobei die Traversen und somit der Oberteil und der Unterteil des modularen Kabinenelements bei extremen senkrechten Beschleunigungen (bis 6 g), welche Massenkräfte erzeugen die über die Federspannkraft hinausgehen, nicht mehr aus den Fixiervorrichtungen in Boden und Decke herausspringen können.
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Falls zu einem späteren Zeitpunkt das modulare Kabinenelement wieder aus dem Flugzeuginnenraum entfernt werden soll, ist es über die Traverse möglich, die Verriegelungselemente in den integrierten Rohrteilen über entsprechende Seilzüge elastisch nach innen zu biegen, damit die Verriegelungselemente nicht mehr aus den Enden der integrierten Rohrteile herausragen und somit aus den Fixierungsvorrichtungen in Decke und Boden entnommen werden können. Nähere Details werden dazu in den Figurenbeschreibungen erläutert.
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Generell werden bevorzugt durch die Verschiebung der Traversen die Verriegelungselemente im Oberteil und Unterteil des modularen Kabinenelements betätigt, die in den Fixiervorrichtungen der Decke und des Bodens des Flugzeuginnenraums eingreifen und somit für einen festen Halt des modularen Kabinenelements im Flugzeuginneren sorgen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es bevorzugt, dass der Verschlussmechanismus mindestens ein Element aufweist, das aus der Gruppe stammt, die umfasst: Schubstange, Luftfeder, Kniehebel, Stift.
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Unter einer Schubstange versteht man bevorzugt jenes Element, welches vorzugsweise jeweils im Inneren des Oberteils und Unterteils des modularen Kabinenelements senkrecht angeordnet ist und die beiden Traversen mit dem kniehebelartigen Verschlussmechanismus verbindet. Dabei übertragen die Traversen die Druckkraft der Feder, die bevorzugt als Luftfeder ausgeführt ist, auf das Ober- und bzw. Unterteil, wenn der Verschlussmechanismus in entsprechende Aufnahmen des Oberteils und Unterteils eingeklappt wird, wobei die eigentliche elastische Verspannung zwischen Decke und Boden erfolgt.
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Unter einer Luftfeder versteht man bevorzugt jenes Element des Verschlussmechanismus, welches ein elastisches Ein- bzw. Ausklappen des Verschlussmechanismus aus der verspannten geschlossenen in eine entriegelte bzw. geöffnete Stellung ermöglicht, wobei in geöffneter Stellung der mittlere Gelenkpunkt des Verschlussmechanismus am meisten von dem Oberteil und Unterteil des modularen Kabinenelements seitlich entfernt und in arretierter Stellung in entsprechende Ausnehmungen des Oberteils bzw. Unterteils des modularen Kabinenelements eingeklappt ist. Weiterhin kann die Luftfeder auch durch eine mechanische Feder ersetzt werden.
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Unter einem Kniehebelsystem versteht man einen Mechanismus, welcher aus zwei gekoppelten Baugliedern mit drei Gelenken besteht, die in entspannter Lage in einem vorzugsweise stumpfen Winkel zueinander stehen und bei seitlichem Druck auf das mittlere Gelenk eine Kraft zwischen den beiden äußeren Gelenken erzeugen, welche bei stumpfem Winkel größer als die seitliche Druckkraft ist und nahe der Endlage, wenn die beiden Glieder im Winkel von etwa 180 Grad stehen, sogar eine sehr große Kraft erzeugen und beim Durchschlag durch diese 180 Grad Stellung gegen einen seitlichen Anschlag eine Selbstverriegelung bewirken können. Beim erfindungsgemäßen Kniehebel ist eines der beiden Bauglieder als Luftfeder ausgebildet, welche über Schubstangen und Traversen eine definierte Spannkraft und gleichzeitig ausreichende Nachgiebigkeit bei aeroelastischen Verformungen erzeugt.
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Unter einem Sicherungsstift oder Splint versteht man bevorzugt ein Element, welches zur Sicherung des Kniehebels in verriegeltem Zustand dient, sodass sich der Kniehebel nicht entriegeln kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es bevorzugt, dass der Oberteil und der Unterteil entlang eines integrierten Profils bzw. Rohrteiles bzw. Führungsrohres verschiebbar sind.
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Die integrierten Profile bzw. Rohrteile sind bevorzugt in seitlichen Ausformungen der Sandwichplatten angeordnet, wobei die beiden oberen bevorzugt kürzeren integrierten Rohrteile je ein eingesetztes dünneres Rohrstück haben, welches innerhalb des unteren integrierten Rohrteiles mit einem kleinen Abstand zwischen den Rohrwänden, längsbeweglich gelagert ist um eine lineare Verschiebung von Oberteil und Unterteil des modularen Kabinenelements zu erlauben. Für diese Bewegung hat auch die obere Platte rechts und links je einen kleinen Abstandsschlitz zum kurzen Führungsrohr, in welchen die Wandungen der unteren Rohre eintauchen können.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform haben die beiden integrierten Rohrteile bzw. Führungsrohre seitlich an jener Stelle eine kleine Öffnung, wo die Traversen eingreifen, um die innerhalb der integrierten Rohrteile liegenden Seilzüge zu betätigen. Außerdem sind die Federn, welche durch die Rohrenden tretende Verriegelungsteile enthalten, in den Rohrenden angeordnet.
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Auf diese Weise ist in dem integrierten Profil des Oberteils und in sinngemäßer Weise auch im Unterteil des modularen Kabinenelements mindestens ein Element aus der Gruppe angeordnet, die umfasst: Traverse, Verriegelungselement, Seilzug.
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An der Traverse befinden sich dabei bevorzugt seitliche Teile, an welchen je ein Seilzug hängt, der innerhalb des integrierten Rohrteiles vom Oberteil und/oder Unterteil angeordnet ist. Die Traverse bewirkt dabei, dass, nachdem der Oberteil und der Unterteil des modularen Kabinenelements im Sinn einer Verkürzung des Systems zueinander verschoben wurden, ein Lösen der Arretierung des Oberteils und Unterteils des modularen Kabinenelements möglich ist. Dabei werden bei maximaler Knickung des Kniehebelsystems die beiden abgewinkelten als Riegel wirkenden Enden der Verriegelungsfeder durch die Seilzüge soweit nach innen gezogen, dass deren Riegelwirkung aufgehoben ist. Hierfür bewegen sich die Traversen bevorzugt innerhalb eines Freiraumes, der im Innern der Sandwichteile ausgearbeitet ist. Zum Zweck der Entriegelung bewegen sich die Traversen etwas weiter in senkrechter Richtung nach innen, als die beiden Hauptteile des modularen Elementes.
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Bevorzugt versteht man unter dem Verriegelungselement jenen Teil des Verriegelungsmechanismus, welcher in mindestens einer Fixiervorrichtung der Decke und/oder des Bodens des Flugzeuginnenraums eingreift, sodass das modulare Kabinenelement zwischen Boden und Decke stabil verankerbar bzw. fixierbar ist.
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Es ist weiter bevorzugt, dass die integrierten, teleskopartigen Rohrteile eine Verlängerung des erfindungsgemäßen modularen Kabinenelementes bei Montage bzw. Verkürzung bei Demontage erlauben. Aus den unteren, im Flugzeugboden zunächst eingesetzten integrierten Rohrteilen ragen oben bevorzugt kürzere geführte Rohre heraus, die im entspannten Zustand des Elementes in Bohrungen bzw. Fixiervorrichtungen in der Decke eingeführt werden.
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Bei der anschließenden elastischen Verlängerung des modularen Kabinenelements im Montagevorgang wird dieses ohne verbleibende Lücke unten und oben gegen den Boden und die Decke des Innenraums des Flugzeugs gespannt. Dabei muss außer dem Überstand der rohrartigen Führungselemente bzw. integrierten Rohrteile, welcher entsprechend der Lochleibungsbelastung in Decken und Bodenstruktur mit einem kleinen funktionalen Überstand gewählt werden kann, kein weiterer Freiraum oberhalb der unmittelbaren Deckenstruktur vorgesehen werden.
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Die Fixierungsvorrichtungen in der Decke und im Boden können an verstärkten Strukturteilen der Decke oder des Bodens angeordnet sein, die nicht mehr ausgebaut werden müssen, wenn das erfindungsgemäße modulare Kabinenelement entfernt werden soll.
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Sofern die Verspannung des elastischen Kabinenelements vorzugsweise in einer Größenordnung von einigen 100 Newton liegt, wird eine seitliche Bewegung, also in x- oder y-Richtung, durch die Reibung an Boden und Decke stark vermindert, was einer Geräuschentstehung entgegenwirkt.
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Dabei stören die Spannkräfte die statischen Verhältnisse des Flugzeugrumpfes wenig, weil die Deckenbelastung durch Passagiere bzw. Nutzlast in ihrer Gesamtheit mindestens eine Zehnerpotenz größer ausfällt.
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Die beiden Kniehebelschenkel des sogenannten Verschlusssystems, können im Einbauzustand nahezu senkrecht im Inneren des modularen Kabinenelements stehen, wobei im Fall einer vorzugsweise anwendbaren handbetätigten Kniehebelbaugruppe ein leichter Durchschlag über die 180 Grad-Stellung hinaus als Fixierung der Endstellung genügt, verbunden mit der Anwendung eines kleinen Sicherungsstifts oder Splints. Für die Betätigung sind keine externen Züge oder Stangen nötig.
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Das erfindungsgemäße modulare Kabinenelement kann derart geteilt sein, dass ein Oberteil in einen Unterteil eintaucht, wobei schon die übliche Plattendicke von einem Zoll außerdem den Verschlussmechanismus im gespannten Zustand aufnimmt.
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Da das modulare Kabinenelement am oberen und unteren Ende selbst Verriegelungen, vorzugsweise als mit dem Feder-Kniehebel kinematisch gekoppelte formschlüssige Sperrhaken in den Enden der integrierten Rohrteile enthalten kann, kann die notwendige Federspannkraft zwischen Decke und Boden relativ gering gewählt werden. Ohne Verriegelung müsste die Federspannkraft noch über der selten auftretenden maximalen Böenbelastung von ca. 6-facher Erdbeschleunigung, multipliziert mit der Masse des unteren Teiles und somit etwa über 1000 N entsprechend ca. 100 kg liegen, damit vor allem der untere Abschnitt des Elementes nicht aus der Aufnahme im Fußboden springt. Diese Kraft wäre außerdem selbst mit Kniehebelhilfe nicht mehr von Hand zu erzeugen, und würde doch wieder in die Statik eingreifen.
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Die hervorstehenden Verriegelungshaken oberhalb einer hier als Fixiervorrichtung gewählten Lagerplatte mit Aufnahmebohrung in der Decke, bzw. unterhalb der Fixiervorrichtung im Boden haben einen deutlichen Abstand von einigen mm, oberhalb bzw. unterhalb der Lagerplatte damit bei einer örtlichen elastischen Schrägstellung der Decke bzw. des Bodens keine Zwangskräfte auftreten. Die elastische Schrägstellung tritt auf, da der Flugzeugrumpf in dauernder elastischer Bewegung ist. Somit ergibt sich durch die elastische Bewegung eine flache Sinuskurve der Decke des Innenraums des Flugzeugs. Die Abweichungen von einer statischen Decke können dabei bis zu 5 cm auf einer Länge von 4 m betragen, sodass Deckenbereiche nicht mehr parallel zum Boden des Innenraums verlaufen.
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Die elastische Verspannung deckt die normalen Flugzustände ab und die Verriegelung sichert das modulare Kabinenelement nur gegen starke negative Beschleunigungen in z-Richtung oder auch gegen ein Herausrutschen beim Crashfall, wenn in Flug-Richtung 16 g Bremsverzögerung wirkt, wodurch, das modulare Kabinenelement stark durchgebogen werden würde.
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Ein völliger Verzicht auf die Vorspannung ist in der erfindungsgemäßen Ausführungsform immerhin denkbar, wobei die innere Führung grober ausgeführt aber gegen „Klappern” gedämpft werden müsste. Die Verriegelungshaken sollten in diesem Fall sehr dicht, also mit knappstem Spiel an den Fixiervorrichtungen in Decke und Boden angepasst werden, was für die Montage weniger praktikabel ist. Die notwendige Beweglichkeit als Ausgleich gegen die Durchbiegung oder Schrägstellung der Decke würde sich dann ebenso wie in der verspannten Variante in einer häufigen relativen Längs- und Kippbewegung zwischen den teleskopartig ineinander geführten Rohren abspielen.
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Auch müsste der Spalt, welcher sich oben und unten unvermeidlich je nach aeroelastischem Zustand öffnen würde, in flugzeugüblicher Art mit flexiblen Profilen geschlossen werden.
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Die Verriegelung könnte grundsätzlich durch einzelne örtliche Mechanismen, z. B. an den integrierten Rohrteilen selbst oder an den Lagerbuchsen oder an anderer Stelle von Hand oder anderweitig ausgelöst werden, wobei immer eine Fixierung am Boden und an der Decke erzeugt werden muss.
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Das modulare Kabinenelement zur Nutzung der vollen Raumhöhe kann neben seiner optischen Teilungsfunktion, etwa als Classdivider, grundsätzlich zur Halterung mobiler Einbauelemente an Boden und Decke dienen.
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Vorteilhafterweise können jedoch Sitze oder kleine Tische, Projektoren, Spiegel und andere Komfortelemente daran befestigt sein. Dabei wird die Dicke des modularen Kabinenelements, bzw. die Steifigkeit integrierter Profile so abgestimmt, dass es z. B. durch Sitze eingeleitete Biege-Momente ohne unzulässige Deformationen erträgt. Somit werden neben senkrechten Lasten auch Querkräfte an den Führungen in Boden und Decke übertragen, welche bei der Systemlänge von etwa 2 m gering sind. Ein seitliches Verschieben ist durch die Bolzen-Buchsenfunktion der Führungselemente in den Decken und Bodenbohrungen ausgeschlossen. Ein „Aushaken” des erfindungsgemäßen modularen Kabinenelements bei In-Flight-Load mit kritischen, insbesondere negativen g-Zahlen, aber auch beim Crashfall wird durch die beschriebenen Verriegelungen sicher vermieden.
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Es ist vorgesehen, dass das modulare Kabinenelement in einem Innenraum des Flugzeugs angeordnet ist. Unter dem Innenraum versteht man dabei bevorzugt jenen Raum, in welchem Passagiere befördert oder Gegenstände transportiert werden.
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Weiter ist das modulare Kabinenelement im Innenraum eines Flugzeugs an einer Deckenstruktur und einer Bodenstruktur fixierbar. Bevorzugt befinden sich dabei in der Deckenstruktur und der Bodenstruktur entsprechende Fixiervorrichtungen, welche den Eingriff und die Verriegelung der entsprechenden Elemente des Oberteils und Unterteils des modularen Kabinenelements erlauben.
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Die vorangehend in Bezug auf einzelne Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschriebenen Merkmale können auf verschiedene Weise miteinander kombiniert werden.
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Die vorangehend beschriebenen und weitere Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung spezifischer Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine schematische Vorderansicht eines modularen Kabinenelements gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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2 zeigt eine schematische Seitenansicht des modularen Kabinenelements aus 1 in gespannter und verriegelter Stellung;
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3 zeigt eine schematische Seitenansicht des modularen Kabinenelements aus 1 in entspannter und entriegelter Stellung;
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4 zeigt eine seitliche Detailansicht des Verriegelungsmechanismus eines modularen Kabinenelements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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5 zeigt eine Draufsicht auf den eingerasteten Verriegelungsmechanismus eines modularen Kabinenelements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Genaue Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine schematische Vorderansicht des modularen Kabinenelements 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Das modulare Kabinenelement 100 weist dabei einen Unterteil 1 und einen Oberteil 2 auf, welche über randständige integrierte Rohrteile 18 und integrierte Rohrteile 17 beweglich verbunden sind. Die integrierten Rohrteile 17 und 18 sind teleskopartig geführt und weisen Endstücke 16 auf.
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Die integrierten Rohrteile 17 weisen einen Durchmesser auf, der kleiner als der Durchmesser der integrierten Rohrteile 18 auf. Darüber hinaus ist die Länge der integrierten Rohrteile 17 kürzer als die der integrierten Rohrteile 18. Die integrierten Rohrteile 17 sind koaxial zu den Integrierten Rohrteilen 18 verschiebbar.
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Der Oberteil 2 weist eine Sandwichstruktur auf, in welcher eine Traverse 9 Platz für eine Auf- und Abbewegung relativ zum Oberteil des modularen Kabinenelements hat. Ebenso weist der Unterteil 1 eine Sandwichstruktur in Form einer Sandwichplatte auf, in der sich eine untere Traverse 10 innerhalb eines Freiraumes relativ zum Unterteil bewegen kann.
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Die gezeigte Stellung entspricht etwa der maximalen Endlage, bei der sich der Oberteil 2 und der Unterteil gerade noch überdecken. In dieser Endlage ist die Luftfeder 3 einige Zentimeter eingedrückt, mit dem Kniehebel 4 fast fluchtend gegen einen Anschlag wenige Millimeter durchgeschlagen und durch einen Stift oder Splint 12 verriegelt.
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Eine Eingriffsöffnung 7 dient für eine Betätigung der Kniehebelkombination 3-4 und ist in 1 entriegelt bzw. geöffnet dargestellt. Die Kniehebelkombination bewegt über die Schubstangen 5 und 6 im Fall der in 3 dargestellten Entriegelung die Traversen 9 und 10 nach innen. Die Verriegelungselemente sind als Teil 11 des Verriegelungsmechanismus 40 erkennbar.
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Die 2 zeigt eine schematische Seitenansicht des modularen Kabinenelements in arretierter Stellung. Dabei sind der Unterteil 1, der Oberteil 2, sowie eine Verschlussplatte 8 für die Eingriffsöffnung 7 dargestellt. Die Kette der Funktionsteile 9-6-4-5-10 ist in gestreckter Endlage erkennbar. Die federnden Verriegelungselemente 11 des Verriegelungsmechanismus 40 arbeiten vorzugsweise in Richtung der Plattenebene, können aber in jeder beliebigen Richtung aus den Enden der integrierten Rohrteile heraustreten.
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Die 3 zeigt eine schematische Seitenansicht des modularen Kabinenelements in entriegelter Stellung. Dabei ist der entspannte Verschlussmechanismus oder Feder-Kniehebel-System 4-3 mit nach innen gezogenen Schubstangen 5 und 6 dargestellt, wobei die Schubstangen 5 und 6 die Entriegelung über die sich etwas nach innen bewegenden Traversen 9 und 10 betätigen. Die Schubstangen sind dabei in der Sandwichstruktur des modularen Kabinenelements angeordnet.
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In der in 3 dargestellten Anordnung berührt das obere Ende der Traverse 9 nicht mehr den oberen Rand des Freiraumes 25 (siehe 4) des Oberteils 2 des modularen Kabinenelements und übt somit keinen verspannenden Druck auf die Decke des Innenraum des Flugzeuges (nicht dargestellt) aus. Ebenso ist aus 3 erkennbar, dass auch die Traverse 10 nicht mehr den unteren Rand des Freiraums 25 des Unterteils 1 des modularen Kabinenelements berührt. Somit wird auch kein verspannender Druck auf den Boden des Innenraums des Flugzeugs ausgeübt. Darüber hinaus ist aus 3 auch durch die leere ovale Öffnung symbolisiert,, dass die Verriegelungselemente 11 nicht aus den in den integrierten Rohrteilen 16 und 18 vorhandenen Öffnungen ragen, sofern das Kniehebelsystem weit nach außen gezogen wird.
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4 zeigt eine seitliche Detailansicht des Verriegelungsmechanismus 40.
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Dabei ist erkennbar, wie das Verriegelungselement 11 über Seilzüge 14 nach innen gezogen wird, sofern sich die Traverse 9 weiter abwärts bewegt als das umgebende Oberteil. Die annähernd waagerechte Ausgangsstellung der abgespreizten Seilzugenden wird im oberen Teil des integrierten Rohrteiles 16 durch eine Klemmung 15 gesichert, wobei die maximale Zugkraft in dieser Stellung erreicht wird. Eine gleichartige Klemmung 15 am unteren Ende der Seilzüge fungiert als Krafteinleitung zur Traverse 9 sobald sich diese abwärts bewegt.
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Die mit Erleichterungslöchern 22 versehene Traverse wirkt im Unterteil des modularen Kabinenelements als Teil 10 mit einer nach oben gerichteten Entriegelungs-Zugkraft. Das Rohrende des integrierten Rohrteiles 16 ist ebenso wie bei allen anderen Rohrenden durch ein Drehteil 26 verschlossen, welches innen einen Schaft trägt, der die Rückzugsbewegung der entriegelnden Verriegelungselemente 11 begrenzt.
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Die dargestellte Stellung zeigt die verriegelte Stellung des modularen Kabinenelements im eingebauten Zustand, wobei erkennbar ist, dass bei einem hypothetischen Defekt der Entriegelungskinematik aus 6, 9, 14 und 15 die Verriegelung durch Federkraft selbstständig erhalten wird. Eine Entriegelung von Hand ist durch Eindrücken der Seilzugköpfchen 27 möglich.
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Die in 4 dargestellten Teile 9, 10, 11, 14, 15, 27, 29 stellen somit den Verriegelungsmechanismus 40 des modularen Kabinenelements 100 dar.
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Die Verriegelungskraft, die nur bei extremen negativen Böen oder einer Crashdeformation des erfindungsgemäßen modularen Kabinenelements kurzzeitig wirkt, wird über den Schlitz, in welchem jeder Haken läuft, von dem krafteinleitenden Deckenelement 23 mit der Verstärkung 24 direkt in das jeweilige Rohrende eingeleitet.
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Weiter werden schräge Deformationen der Decke durch den Abstand zwischen der Unterseite 29 des Verriegelungselements 11 und Krafteinleitungsoberteils kompensiert.
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Gemäß der maximalen relativen Bewegung der Decke nach oben muss das teleskopartige Führungsrohr bei 18 eine hinreichende Überdeckung haben und die Luftfeder 3, die hier nur ansatzweise erkennbar ist, muss noch eine entsprechende Länge nach oben ausfedern können.
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Somit ist auch gewährleistet, dass die Traverse 9 immer gegen das obere Ende des Freiraumes 25 und somit über die Oberkante 13 des Oberteils 2 gegen die Raumdecke im Sinne einer Vorspannung drückt.
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Die Schubstange 6 ist über Bolzen 19 mit der Traverse 9 verbunden, was sinngemäß auch bei der unteren Schubstange 5 und Traverse 10 der Fall ist. Die Lagerung 20, als verstärkter Bereich im Sandwichkern, führt die Schubstange 6. Der Bolzen 21 verbindet die Schubstange mit dem Federelement 3, das ansatzweise erkennbar ist.
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5 zeigt eine Draufsicht auf den eingerasteten Verriegelungsmechanismus 40. Dabei ist eine Ecke des modularen Kabinenelements dargestellt, wobei in der Ecke die ungefähre Breite der Stahlfeder 11, sowie die Zugseile 14 und die obere Klemmung 15 ersichtlich sind.
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Darüber hinaus ist in 5 dargestellt, dass das Rohrende 16 mit dem geführten Rohrabschnitt 17 verklebt ist.
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Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass das modulare Kabinenelement für den mobilen Einbau in Flugzeugen verwendet werden kann, wobei es zu einer optischen Trennung von Räumen kommt. Weiter ist das modulare Kabinenelement auch für Befestigungszwecke für Verkleidungsteile an Decke oder Boden einsetzbar oder als Funktionsträger für Sitze, Tische und andere Komfortelemente.
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Modulare Kabinenelemente können in Passagierkabinen generell Vorteile bringen, wenn eine schnelle Umrüstung oder die schnelle Montage von Einbauten erwünscht ist.
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Sie sind insbesondere in Flugzeugbereichen vorteilhaft, die nicht ständig dem Aufenthalt von Passagieren dienen, wie z. B. für Frachträume in Passagierflugzeugen oder multifunktionale Militärtransporter. Wegen Relativbewegungen, die zwischen Decke und Boden in der Größenordnung einiger Zentimeter hauptsächlich in z-Richtung auftreten können, ermöglicht diese Anordnung eine freie Beweglichkeit der Deckenstruktur ohne Zwangskräfte in Classdivider-Plattenelementen.
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Das modulare Kabinenelement erlaubt durch den neuartigen Verspannungsmechanismus an der Decke eine komplette Nutzung der Raumhöhe. Dies ist mit herkömmlichen Befestigungssystemen, wie sie für Trennwände bisher üblich sind, nicht zu erreichen, weil die an der Oberseite des Elements herausragenden Führungsstangen in die Deckenstruktur des Flugzeuges lediglich hineinragen, und wegen der aeroelastischen Deckenbewegung ein mehrere Zentimeter großer Spalt über jeder Trennwand nötig ist.
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Die schnelle Umrüstbarkeit eines Kabinenbereichs kann zu erheblichen Profitsteigerungspotentialen für den Flugzeugbetreiber führen. Die modulare Bauweise macht einen missionsadaptiven, auf den jeweiligen Einsatzzweck abgestimmten Einsatz möglich.
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Durch die Modulbauweise erfolgt somit der Ein- und Ausbau schnell und lässt sich auch von ungeübtem Personal durchführen. Durch die Möglichkeit der Erweiterung der Kabinen in den Unterflur kann dem Passagier somit ein völlig neues Komfortempfinden auf einer Flugreise angeboten werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Unterteil
- 2
- Oberteil
- 3
- Luftfeder
- 4
- Starres Kniehebelelement
- 5
- Schubstange
- 6
- Schubstange
- 7
- Eingriffsöffnung
- 8
- Verschlussplatte
- 9
- Traverse
- 10
- Traverse
- 11
- Verriegelungselement
- 12
- Stift
- 13
- Oberkante des Oberteils
- 14
- Seilzug
- 15
- Klemmung
- 16
- integrierte Rohrteilabschnitt des Oberteils/integriertes Profil
- 17
- Gleitender Rohrteilbereich des Oberteils/integriertes Profil
- 18
- integrierter Rohrteil des Unterteils
- 19
- Bolzen
- 20
- Sandwichkern mit Stangenlagerung
- 21
- Bolzen
- 22
- Erleichterungslöcher
- 23
- Flugzeugseitiges Deckenelement
- 24
- Verstärkung der flugzeugseitigen Fixiervorrichtung
- 25
- Freiraum
- 26
- Drehteil
- 27
- Seilzugköpfchen
- 28
- Spielraum
- 29
- Unterseite des Verriegelungshakens
- 30
- Verschlussmechanismus
- 40
- Verriegelungsmechanismus
- 100
- modulares Kabinenelement
