DE102008014691A1 - Vorrichtung zum Öffnen einer Passagiertür im Notfall - Google Patents

Vorrichtung zum Öffnen einer Passagiertür im Notfall Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Öffnen einer Passagiertür (1) eines Luftfahrzeuges im Notfall, die über eine Scharnier- und/oder Tragarmanordnung (2) manuell schwenkbar am Rumpf (3) des Luftfahrzeuges befestigt ist, wobei ein zwischen dem Rumpf (3) und der Passagiertür (1) wirkender hilfsenergiebetriebener Notöffnungsantrieb (4) vorgesehen ist, der die Passagiertür (1) nach Maßgabe einer Notfallsteuereinheit (5) selbsttätig öffnet, wobei die Hilfsenergie für den Notöffnungsantrieb (4) pyrotechnische Energie ist, deren innerhalb einer Expansionskammer (6) nach Auslösen durch die Notfallsteuereinheit (5) expandierendes Gas den Notöffnungsantrieb (4) zum Öffnen der Passagiertür (1) druckmittelbeaufschlagt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Öffnen einer Passagiertür eines Luftfahrzeuges im Notfall, die über eine Scharnier- und/oder Tragarmanordnung manuell schwenkbar am Rumpf des Luftfahrzeuges befestigt ist, wobei ein zwischen dem Rumpf und der Passagiertür wirkender hilfsenergiebetriebener Notöffnungsantrieb vorgesehen ist, der die Passagiertür nach Maßgabe einer Notfallsteuereinheit selbsttätig öffnet.
  • Das Einsatzgebiet der vorliegenden Erfindung erstreckt sich auf Luftfahrzeuge, insbesondere Passagierflugzeuge. Aus Sicherheitsgründen müssen Passagiertüren und auch Notausstiegstüren eines solchen Luftfahrzeugs beispielsweise bei einer Notlandung mit sehr hoher Zuverlässigkeit und schnell zu öffnen sein, damit die Passagiere das Luftfahrzeug zügig verlassen können. Zu diesem Zweck kommen erfindungsgegenständliche Vorrichtungen zum Öffnen einer Passagiertür zum Einsatz, welche nach Maßgabe einer Notfallsteuereinheit ein selbsttätiges Öffnen der Passagiertür ermöglichen.
  • Aus der DE 102 12 188 A1 geht eine gattungsgemäße Vorrichtung hervor. Diese umfasst einen Notöffnungsantrieb zum Schwenken einer Passagiertür, welche an einem Tragarm gelagert ist, der in einer am rumpfseitigen Rahmen angeordneten Achse schwenkbar gelagert ist. Im Notfall wird der Notöffnungsantrieb eingeschaltet, der ein Aufschenken der Passagiertür bis in die Öffnungslage veranlasst. Dabei kann der Notöffnungsantrieb nach einem pneumatischen, hydraulischen, elektrischen oder mechanischen Wirkungsprinzip arbeiten. Im Rahmen eines pneuma tischen Wirkungsprinzips steht ein zum Notöffnungsantrieb gehörender Notöffnungszylinder mit einer Gaskartusche in Verbindung. Mit Freisetzung des Gases durch eine Notfallsteuereinheit wird dieses in den Notöffnungszylinder geleitet, so dass der dortige Kolben eine Schubstange bewegt, welche mit ihrem Ende am Tragarm befestigt ist, um die gewünschte Schwenkbewegung zum Öffnen der Passagiertür auszuführen. Die Gaskartusche stellt dabei einen pneumatischen Druckspeicher dar, welcher die Antriebsenergie für den als Linearantrieb ausgebildeten Notöffnungszylinder liefert.
  • Als nachteilig bei dieser technischen Lösung erweist sich der hiermit verbundene hohe Wartungsaufwand. Denn Gaskartuschen sind häufig zu überprüfen und bei Druckverlust auszutauschen. Aus Sicherheitsgründen sind feste Kontrollintervalle vorgeschrieben. Beruht der Notöffnungsantrieb auf einem elektrischen Wirkprinzip, so ist stets für eine zuverlässige Bereitstellung ausreichend hoher elektrischer Energie im Notfall zu sorgen. Da das System insoweit unabhängig vom elektrischen Bordnetz arbeiten muss, ist in der Regel ein elektrischer Energiespeicher erforderlich, was den gerätetechnischen Aufwand erhöht.
  • Aus der EP 1 418 121 A1 geht eine andere Vorrichtung hervor, bei welcher zur Notöffnung eine Art einfachwirkender Pneumatikzylinder herkömmlicher Bauart verwendet wird, dessen bodenseitige Druckkammer direkt mit einem pyrotechnischen Treibsatz gekoppelt ist. Der Einsatz dieser Lösung kann in der Praxis zu einem unkontrolliert heftigen Aufschwenken der Passagiertür führen.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Öffnen einer Passagiertür eines Luftfahrzeuges im Notfall zu schaffen, welche mit einfachen technischen Mitteln eine zuverlässige Noffallöffnung der Passagiertür gewährleistet.
  • Die Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
  • Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Hilfsenergie für den Notöffnungsantrieb pyrotechnische Energie ist, deren innerhalb einer geschützten Expansionskammer nach Auslösen durch die Notfallsteuereinheit expandierendes Gas den Notöffnungsantrieb zum Öffnen der Passagiertür angepasst druckmittelbeaufschlagt.
  • Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht insbesondere darin, dass die Hilfsenergie für den Notöffnungsantrieb sich über einen langen Zeitraum zuverlässig mit wenig Aufwand und bauraumsparend bereitstellen lässt. Denn zur Erzeugung der pyrotechnischen Energie kann vorzugsweise eine explosive Substanz zum Einsatz kommen, welche in der Lage ist nach Zündung oder Anzündung genügend Hilfsenergie für den Notöffnungsantrieb zu erzeugen. Damit entfallen aufwendige Wartungsmaßnahmen im Vergleich zu den vorstehend diskutierten Lösungen auf Basis des pneumatischen Wirkprinzips. Bezüglich des elektrischen Wirkprinzips entfallen schwere und aufwendige Akkumulatoren zur elektrischen Energiespeicherung bzw. -pufferung zwecks Entkopplung vom elektrischen Bordnetz. Zudem gestattet die erfindungsgemäß verwendete Expansionskammer eine steuerbare Druckentfaltung auf den Notöffnungsantrieb.
  • Eine direkte Beaufschlagung des Notöffnungsantriebs mit der Hilfsenergie erfolgt gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, indem ein ringsegmantartig, an die Öffnungsbewegung der Passagiertür angepasst geformtes Gehäuse mit mindestens einem innenliegenden Flügelblatt als bewegbares Antriebsglied zum Einsatz kommt. Im Falle zweier Flügelblätter empfiehlt es sich, diese paarweise gegenüberliegend anzuordnen, um einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen. Das ringsegmentartig oder bogenförmig geformte Gehäuse erzeugt dabei – anders als bei herkömmlichen Kolben-Zylinder-Einheiten – eine angepasste Schwenkbewegung zum direkten Öffnen der Passagiertür. Zwischengeschaltete Getriebe oder Übertragungsmittel sind insoweit entbehrlich.
  • Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist es auch denkbar, bei einem Notöffnungsantrieb auf einen gerade geformten Zylinder zurückzugreifen.
  • In diesem Falle wird vorgeschlagen, dass der innenliegende Kolben mindestens einen Gleitzapfen antreibt, der in Schraubennutmitteln zum Umformen der geradlinigen Bewegung in eine Drehbewegung für das Öffnen der Passagiertür zum Einsatz kommt. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass sich der Zylinder selbst wegen der geraden Form einfach herstellen lässt und hinsichtlich der Schraubennutmittel auf vorgefertigte Kugelumlaufspindeln oder dergleichen zurückgegriffen werden kann.
  • Nach einer bevorzugten Variante kann sich ein vom Kolben angetriebener Gleitzapfen mit seinen Enden durch zugeordnete lineare achsparallele Führungsschlitze im Zylinder erstrecken und mit einer den Zylinder koaxial drehbar umschließenden und hieran drehbar gelagerten Schraubhülse als Schraubennutmittel derart zusammenwirken, dass die Schraubhülse die Drehbewegung erzeugt.
  • Alternativ hierzu ist es auch einfacher möglich, dass die Schraubennutmittel als eine schraubenförmige Nutführung direkt an der Innenwandung des Zylinders ausgeführt werden. Insoweit ist eine herkömmliche Kugelumlaufspindel oder ähnlichs entbehrlich.
  • Erfolgt die Beaufschlagung des Notöffnungsbetriebs indirekt, so wird gemäß einer dritten Ausführungsform vorgeschlagen, dass zur Erzeugung der Drehbewegung aus der pyrotechnischen Energie eine Turbine zum Einsatz kommt, die mit einem nachgeschalteten Untersetzungsgetriebe zum Öffnen der Passagiertür zusammenwirkt. Da das pyrotechnisch erzeugte Gas sehr schnell expandiert, kann die so impulsartig freigesetzte Energie durch eine schnelldrehende Turbine effizient in eine mechanische Drehbewegung umgesetzt werden. Da zum Aufschwenken der Passagiertür allerdings eine vergleichsweise langsamere Drehgeschwindigkeit erforderlich ist, wird das der Trubine nachgeschaltete Untersetzungsgetriebe eingesetzt. Dieses kann im einfachsten Fall als Stirnradgetriebe oder – in einer platzsparenden Variante – als Planetengetriebe ausgebildet werden, wobei über das Sonnenrad der Antrieb erfolgt und das Hohlrad den Abtrieb bildet.
  • Bei der vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsform lässt sich die Turbine mit dem Untersetzungsgetriebe vorzugsweise im Bereich der türseitigen Schwenkachse eines Türtragarms bordseitig unterbringen. Denn an dieser Stelle lässt sich das Untersetzungsgetriebe in einfacher Weise an den Türöffnungsmechanismus ankoppeln.
  • Um das zur Notöffnung vorgesehene und mit der Turbine gekoppelte Untersetzungsgetriebe auch anderweitig zu nutzen, kann dieses auch als Untersetzungsgetriebe für die Normalöffnung dienen. In diesem Fall ist das Untersetzungsgetriebe eingangsseitig auch mit einem elektromotorischen Drehaktuator gekoppelt. Der Drehaktuator wird in der Regel manuell aktiviert, um die Passagiertür während des normalen Ein- und Aussteigevorgangs zu betätigen. Insoweit kann ein weiteres Getriebe zu diesem Zweck eingespart werden.
  • Vorzugsweise nimmt die Notfallsteuereinheit eine Aktivierung der pyrotechnischen Energie per Mechanik, elektroexplosivem Zünder oder per Laserimpuls vor. Die Stromversorgung zur Betätigung des Zünders sollte vorzugsweise per Magnetstoßgenerator oder piezoelektrischem Generator erzeugt werden und damit unabhängig vom normalen elektrischen Bordnetz. Somit gefährdet ein Ausfall des elektrischen Bordnetzes im Notfall nicht den Betrieb der Notfallöffnung der Passagiertür.
  • Gemäß einer anderen, die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, den die pyrotechnische Energie beinhaltenden Arbeitsdruck durch in den Strömungsweg nach der Expansionskammer eingeschaltete Drosselmittel zu reduzieren. Durch diese Maßnahme kann Einfluss auf den Druckimpulsverlauf der pyrotechnischen Energie genommen werden und deren Spitzen lassen sich durch einfache technische Mittel, beispielsweise eine Drosselblende, steuern. Diese Maßnahme erhöht die Betriebssicherheit der erfindungsgegenständlichen Vorrichtung.
  • Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung dreier bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher dargestellt. Es zeigt:
  • 1 eine Vorrichtung zum Öffnen einer Passagiertür mit direkter Beaufschlagung eines Notöffnungsantriebs gemäß einer ersten Ausführungsform,
  • 2 eine Vorrichtung zum Öffnen einer Passagiertür mit direkter Beaufschlagung eines Notöffnungsantriebs gemäß einer zweiten Ausführungsform,
  • 3 eine Vorrichtung zum Öffnen einer Passagiertür mit indirekter Beaufschlagung eines Notöffnungsantriebs gemäß einer dritten Ausführungsform.
  • Gemäß 1 ist eine Passagiertür 1 eines Luftfahrzeuges über eine Tragarmanordnung 2 schwenkbar an einem Rumpf 3 des Luftfahrzeuges befestigt. Der Tragarm 2 trägt hierbei die gesamte Last der Passagiertür 1 und ist über Scharniermittel schwenkbar gegenüber dem Rumpf 3 angeordnet, so dass sich die Passagiertür 1 manuell öffnen und schließen lässt. Zwischen dem Rumpf 3 und der Passagiertür 1 sind ferner – nicht weiter dargestellte – Abdichtungs- und Schließmittel vorhanden, um die Passagiertür 1 während des Fluges sicher und druckdicht geschlossen zu halten.
  • Für einen Notfall lässt sich die Passagiertür 1 auch auf eine andere Weise als vorstehend beschrieben öffnen:
    Zu diesem Zweck ist ein zwischen dem Rumpf 3 und der Passagiertür 1 wirkender hilfsenergiebetriebener Notöffnungsantrieb 4 vorgesehen. Der Notöffnungsantrieb 4, welcher bei dieser Ausführungsform als bogenartig geformtes Gehäuse 7 ausgebildet ist, wird druckmittelbeaufschlagt, indem eine explosive Substanz, die in einer geschützten Expansionskammer 6 untergebracht ist durch eine Notfallsteuereinheit 5 elektrisch gezündet wird. Die hierdurch freiwerdende pyrotechnische Energie gelangt dann direkt auf ein im Gehäuse 7 untergebrachtes Flügelblatt 8, welches entlang des durch das gebogen geformte Gehäuse 7 beschriebenen Öffnungswinkels fährt, um die Passagiertür 1 zu öffnen.
  • Die Zündung der explosiven Substanz innerhalb der Expansionskammer 6 erfolgt hier per elektroexplosivem Zünder 9, der in die Wandung der Expansionskammer 6 austauschbar eingesetzt ist. Der elektroexplosive Zünder 9 wird durch die Notfallsteuereinheit 5 elektrisch betätigt, welche zu diesem Zwecke einen piezoelektrischen Generator beinhaltet, um die Stromversorgung zur Aktivierung des Zünders 9 vom Bordnetz zu entkoppeln.
  • Um die in der Expansionskammer 6 impulsartig erzeugte pyrotechnische Energie zu steuern, ist zwischen der Expansionskammer 6 und dem Gehäuse 7 zusätzlich ein Drosselmittel 10 in Form einer Blende eingeschaltet, welche für eine leichter beherrschbare Druckbeaufschlagung des Gehäuses 7 sorgt.
  • Gemäß 2 umfasst der Notöffnungsantrieb 4' einen im Unterschied zur vorstehend beschriebenen Ausführungsform gerade geformten Zylinder 7' mit innenliegendem insoweit geradlinig bewegbaren Kolben 8'. Diese Kolben-Zylinder-Einheit treibt einen Gleitzapfen 11 an, der in Schraubennutmitteln zum Umformen der geradlinigen Bewegung der Kolben-Zylinder-Einheit in eine realtiv langsamere Drehbewegung für das Öffnen der Passagiertür 1 zum Eingriff kommt. Die Schraubennutmittel bilden hier eine Schraubhülse mit hoher Gewindesteigung, die als Kugelumlaufspindel 12 ausgeführt ist und den Zylinder 7' umschließt, so dass die Linearbewegung der Gleitzapfen 11 des Kolbens 8' entlang einer zugeordneten achsparallelen Nutführung im Zylinder 7' in die Drehbewegung zum Öffnen der Passagiertür 1 umgewandelt wird, welche hier direkt auf die türseitige Schwenkachse der Tragarmanordnung 2 einwirkt.
  • Bei der in 3 illustrierten Ausführungsform, welche im Gegensatz zu den beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsformen nach dem Prinzip einer indirekten Beaufschlagung eines Notöffnungsantriebs 4'' mit Hilfsenergie arbeitet, umfasst der Notöffnungsantrieb 4'' eine Turbine 13, welche mit hohem Wirkungsgrad eine schnelle Drehbewegung ausgehend von der pyrotechnischen Energie aus der Expansionskammer 6 erzeugt. Da eine derart schnelle Drehbewegung nicht direkt zum demgegenüber relativ langsamen Öffnen der Passagiertür 1 einsetzbar ist, ist ein Untersetzungsgetriebe 14 zwischengeschaltet. Das Untersetzungsgetriebe 14 ist hier im Bereich der türseitigen Schwenkachse der Tragarmanordnung 2 untergebracht.
  • Das Untersetzungsgetriebe 14 dient dabei neben dem Herabsetzen der ausgangsseitigen Drehzahl der Turbine 13 parallel auch einem elektromotorischen Drehaktuator 15 zur Untersetzung der von diesem Antriebsmittel erzeugten schnellen Drehbewegung. Der elektromotorische Drehaktuator 15 ist für das Öffnen der Passagiertür 1 im Normalfall vorgesehen und dient insoweit als Hilfsmittel zur Bewegung einer schweren Passagiertür 1.
  • Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, die Schraubennutmittel zum Umformen der geradlinigen Bewegung einer Kolben-Zylinder-Einheit, die von der pyrotechnischen Energie beaufschlagt wird, in eine Drehbewegung zum Aufschwenken der Passagiertür anders auszuführen. Denkbar wäre insoweit, dass der Gleitzapfen des Kolbens direkt in eine schraubenförmige Nutführung an der Innenwandung des Zylinders zum Eingriff kommen.
  • Ferner ist die Einsatzmöglichkeit der vorliegenden Erfindung nicht allein auf Passagiertüren beschränkt. Vielmehr können auch andere Türen und Luken eines Luftfahrzeuges mit der hier beschriebenen Vorrichtung zum Öffnen im Notfall ausgerüstet werden. Neben einer vorstehend beschriebenen Anordnung des indirekt beaufschlagten Notöffnungsantriebes an der rumpfseitigen Achse des Tragarms ist es auch möglich, den Notöffnungsantrieb an der türseitigen Achse des Tragarms anzuordnen.
    • 1
    Passagiertür
    2
    Tragarmanordnung
    3
    Rumpf
    4
    Notöffnungsantrieb
    5
    Notfallsteuereinheit
    6
    Expansionskammer
    7
    Gehäuse/Zylinder
    8
    Flügelblatt/Kolben
    9
    Zünder
    10
    Drosselmittel
    11
    Gleitzapfen
    12
    Kugelumlaufspindel
    13
    Turbine
    14
    Untersetzungsgetriebe
    15
    Drehaktuator
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 10212188 A1 [0003]
    • - EP 1418121 A1 [0005]

Claims (12)

  1. Vorrichtung zum Öffnen einer Passagiertür (1) eines Luftfahrzeuges im Notfall, die über eine Scharnier- und/oder Tragarmanordnung (2) manuell schwenkbar am Rumpf (3) des Luftfahrzeuges befestigt ist, wobei ein zwischen dem Rumpf (3) und der Passagiertür (1) wirkender hilfsenergiebetriebener Notöffnungsantrieb (4) vorgesehen ist, der die Passagiertür (1) nach Maßgabe einer Notfallsteuereinheit (5) selbsttätig öffnet und dessen Hilfsenergie pyrotechnische Energie ist, dadurch gekennzeichnet, dass deren innerhalb einer geschützten Expansionskammer (6) nach Auslösen durch die Notfallsteuereinheit (5) expandierendes Gas den Notöffnungsantrieb (4) zum Öffnen der Passagiertür (1) druckmittelbeaufschlagt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur direkten Beaufschlagung mit der Hilfsenergie der Notöffnungsantrieb (4) ein ringsegmentartig, an die Öffnungsbewegung der Passagiertür (1) angepasst geformtes Gehäuse (7) mit mindestens einem innenliegenden Flügelblatt (8) als bewegbares Antriebsglied umfasst.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Notöffnungsantrieb (4') einen gerade geformten Zylinder (7') umfasst, dessen innenliegender Kolben (8') mindestens einen Gleitzapfen (11) antreibt, der in Schraubennutmitteln zum Umformen der geradlinigen Bewegung in eine Drehbewegung für das Öffnen der Passagiertür (1) zum Eingriff kommt.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubennutmittel als eine schraubenförmige Nutführung an der Innenwandung des Zylinders (7') ausgeführt sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Gleitzapfen (11) mit seinen Enden durch zugeordnete lineare achsparallele Führungsschlitze im Zylinder (7') hindurchragt und mit einer den Zylinder (7') koaxial drehbar umschließenden und hieran drehbar gelagerten Schraubhülse als Schraubennutmittel derart zusammenwirkt, dass die Schraubhülse die Drehbewegung erzeugt.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubhülse nach Art einer Kugelumlaufspindel (12) ausgeführt ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur indirekten Beaufschlagung mit der Hilfsenergie der Notöffnungsantrieb (4'') eine Turbine (13) zur Erzeugung einer Drehbewegung aus der pyrotechnischen Energie umfasst, die mit einem nachgeschalteten Untersetzungsgetriebe (14) zum Öffnen der Passagiertür (1) zusammenwirkt.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (13) mit dem Untersetzungsgetriebe (14) im Bereich der türseitigen Schwenkachse der Tragarmanordnung (2) untergebracht sind.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Untersetzungsgetriebe (14) der Turbine (13) auch als Untersetzungsgetriebe eines die Normalöffnung ausführenden elektromotorischen Drehaktuators (15) dient.
  10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Notfallsteuereinheit (5) eine Aktivierung der pyrotechnischen Energie per Mechanik, per elektroexplosivem Zünder (9) oder per Laserimpuls vornimmt.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung zur Betätigung des Zünders (9) durch einen Magnetstoßgenerator oder einen piezoelektrischem Generator erfolgt.
  12. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der die pyrotechnische Energie beinhaltende Arbeitsdruck durch in den Strömungsweg nach der Expansionskammer (6) eingeschaltete Drosselmittel (10) steuerbar ist.
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