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Die Erfindung betrifft einen Bodenaufbau einer Innenausstattung eines Flugzeugs oder eines vergleichbaren Luftfahrzeugs zur Personen- oder Güterbeförderung mit wenigstens einer Bodenplatte und mit wenigstens einer in Längsrichtung des Flugzeugs verlaufenden Sitzschiene, an der die Bodenplatte montierbar ist.
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Der Bodenaufbau eines Passagierflugzeugs umfasst regelmäßig längs verlaufende Sitzschienen, auf denen sich Sitze für die Passagiere in unterschiedlichen Abständen in der Erstreckungsrichtung der Sitzschienen montieren lassen. Zwischen den Sitzschienen erstrecken sich Bodenplatten, die an den Sitzschienen befestigt sind und die eine ebene und begehbare Fläche zwischen den Sitzschienen bilden. Sie decken darunter liegende Trag- und Rumpfkonstruktionen des Flugzeugs, Querträger und Kabelkanäle, ab. Sie werden beispielsweise mit Clipmuttern oder Annietmuttern an den Sitzschienen befestigt. Die Bodenplatten (sog. floor Panels) sind lediglich auf die Belastung durch Passagiere ausgelegt. Eine vergleichbare Konstruktion ist für Frachtflugzeuge eher ungeeignet, da ihre Ladefläche mit einer weit höheren Flächenlast beaufschlagt wird als der Boden eines Passagierflugzeugs.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Bodenaufbau anzugeben, mit dem Passagiermaschinen wahlweise in Frachtflugzeuge umzurüsten sind.
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Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Bodenaufbau durch eine Lastenplatte gelöst, die mit der Bodenplatte einstückig ausgebildet ist. Derartige Lastenplatten (sog. sheer plates) sind aus dem Flugzeugbau bekannt, um Scherungskräfte über sensible Bereiche hinweg oder aus sensiblen Bereichen ab- und umzuleiten. Sie leiten die Kräfte in ihrer Erstreckungsebene bzw. in Plattenebene weiter. Die Erfindung verfolgt also das Prinzip, die Bodenplatten mit an sich bekannten Lastenplatten zu kombinieren, so dass ein Kompositum aus diesen beiden Platten entsteht. Die Bodenplatte und die Lastenplatte können dazu separat hergestellt und anschließend miteinander dauerhaft verbunden werden. Alternativ dazu kann die Bodenplatte zugleich als Lastenplatte ausgebildet sein. Die Erfindung sieht also eine Kombination aus der Funktion der Bodenplatte einerseits und der Funktion der Lastenplatte andererseits vor. Im Folgenden ist daher vereinfachend von „Platte” die Rede, sobald sowohl die Bodenplatte als auch die Lastenplatte gemeint sind. Die Erfindung erreicht durch die Funktionenkombination einen insgesamt geringeren Platzbedarf für den Bodenaufbau, der damit einfacher konstruiert werden kann. Dadurch gelingt es ihr vor allem, mit geringem technischen und Montageaufwand den Bodenaufbau eines Passagierflugzeugs für die Nutzung als Frachtflugzeug umrüsten zu können. Der erfinderische Bodenaufbau vermeidet nämlich Platz- und Konstruktionskonflikte mit anderen Systemeinbauten im Bodenbereich des Flugzeugs.
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Eine Befestigung der Bodenplatte und der Lastenplatten an der Sitzschiene ist grundsätzlich durch Nietverbindungen, Clipmuttern, Schraubverbindungen oder Annietmuttern denkbar. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Befestigung der Platten an der Sitzschiene neben einer herkömmlichen Verbindung, zum Beispiel einer Schraubverbindung, ein zusätzliches stiftförmiges Lastübertragungselement (sog. load transfer element) zur Übertragung von Kräften lotrecht zu seiner Stiftachse. Die herkömmliche Befestigung durch beispielsweise eine gewöhnliche Schraubverbindung fixiert die Platten zunächst in ihrer Position. Schraubverbindungen genügen jedoch regelmäßig nicht zur Übertragung der erheblichen Kräfte in der Erstreckungsebene der Platten, weil sie normalerweise radiales Spiel aufweisen und nur reibschlüssig Kraft übertragen. Zur Kraftübertragung der Scherkräfte in der Erstreckungsebene der Platten dient daher das erfinderische zusätzliche Lastübertragungselement. Es entlastet die Schraubverbindung durch die Übertragung von Scherkräften. Die Schraubverbindung oder eine sonstige herkömmliche Verbindung kann daher geringer dimensioniert werden.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verfügt das Lastübertragungselement über wenigstens einen Passabschnitt, mit dem es auf Passung mit der Sitzschiene und/oder mit der Lastenplatte montierbar ist. Die spielfreie Montage des Lastübertragungselements auf Passung erfordert eine Passbohrung in der Sitzschiene und/oder in der Lastenplatte bzw. den Platten. Die entsprechenden Passabschnitte am Lastübertragungselement, zum Beispiel einem Passbolzen, ermöglichen seine Belastung auf Scherung, so dass sie wie eine Nietverbindung passgenau Querkräfte übertragen.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verfügt das Lastübertragungselement über einen Gewindeabschnitt, mit dem es an der Sitzschiene oder an den Platten verschraubbar ist. Der Gewindeabschnitt des Lastübertragungselements ermöglicht dessen Lagesicherung, womit die Montage vereinfacht wird. Denn das Lastübertragungselement kann entweder an der Sitzschiene oder an einer der Platten vormontiert werden, so dass es in einem folgenden Montageschritt nicht mehr aus seiner bestimmungsgemäßen Lage entfernt werden muss oder gar verloren gehen kann. Auch ein Klappern des Lastübertragungselements im Betrieb kann dadurch zuverlässig ausgeschlossen werden. Auf dem Gewindeabschnitt kann eine Mutter, insbesondere eine selbstsichernde Mutter, und bei Bedarf eine Unterlegscheibe aufgefädelt werden. Der Gewindeabschnitt schließt sich an einen der Passabschnitte an und weist einen geringfügig geringeren Durchmesser als der Passabschnitt auf, um die Montage des Lastübertragungselements nicht zu behindern.
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Das Lastübertragungselement kann in einer ersten Ausführungsform der Erfindung über seinen Gewindeabschnitt verfügen, mit dem es an der Platte verschraubt werden kann. Dies erleichtert die Montage des Bodenaufbaus, weil das Lastübertragungselement schon werkseitig an jeder einzelnen Platte verschraubt werden kann. Diese Vormontage an den noch nicht verbauten Platten ist einfacher, als eine solche an den Sitzschienen, die in aller Regel bereits im Flugzeug eingebaut sind. Dafür kann ein höherer Aufwand bei der Montage der Platten auf den Sitzschienen entstehen, wenn die Passbohrungen in den Sitzschienen entsprechend der Lage der Lastübertragungselemente an den Platten eingebracht werden müssen.
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Nach einer dazu alternativen Ausführungsform der Erfindung kann das Lastübertragungselement mittels seines Gewindeabschnitts an den Sitzschienen vormontiert sein. Sie können dort auch verbleiben, wenn die Platten ausgebaut werden. Dadurch lassen sich verschlissene Platten leichter auswechseln. Dies ist wünschenswert, weil die Platten einem höheren Verschleiß unterliegen als die Sitzschienen.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verfügen die Sitzschienen und/oder die Platten an den Stellen der späteren Passbohrungen über Pilotbohrungen. Pilotbohrungen sind Bohrungen mit kleinerem Durchmesser als die Passbohrungen. Die Platten können beispielsweise mittels der Schraubverbindung auf den Sitzschienen vormontiert werden. Die Pilotbohrungen beispielsweise in den Platten sollten dann weitgehend mit entsprechenden Pilotbohrungen oder Passbohrungen in den Sitzschienen fluchten. Sie können dann auf den erforderlichen Durchmesser der Bohrungen für eine Passung aufgeweitet werden. Dadurch lassen sich eventuelle Toleranzen zwischen der Sitzschiene und den Platten ausgleichen. Dabei ist es prinzipiell unerheblich, ob die Pilotbohrungen in den Sitzschienen oder in den Platten angeordnet sind. Bei geringeren Toleranzen genügen Pilotbohrungen beispielsweise in den Platten, bei größeren Toleranzen können Pilotbohrungen sowohl in den Platten als auch in den Sitzschienen angebracht werden.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verfügt das Lastübertragungselement über einen Kragen, der zwischen den Passabschnitten angeordnet ist. Im Einbauzustand des Lastübertragungselements liegt der Kragen zwischen der Sitzschiene und den Platten, definiert also dessen Lage im Bodenaufbau. Der Kragen kann unrund mit mindestens einer geraden Kante ausgebildet sein, so dass er sich beispielsweise an einem aufsteigenden Flansch der Sitzschiene abstützen kann. Das Lastübertragungselement lässt sich dadurch nicht mehr verdrehen, so dass sich eine vor allem selbstsichernde Mutter ohne Aufbringen eines zusätzlichen Gegenhaltemoments aufschrauben lässt. Um eine satte und flächige Anlage der Platten an der Sitzschiene zu gewährleisten, kann sie oder können die Platten über eine entsprechende Aussparung verfügen, die den Kragen aufnimmt. Alternativ kann die Aussparung den Kragen verdrehsicher aufnehmen.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verfügt ein Bodenaufbau mit Pilotbohrungen in den Platten über eine taschenförmige Aussparung oder Ausnehmung in der Bodenplatte an jeder Pilotbohrung, die konzentrisch dazu angeordnet ist. Die Ausnehmung ist von einer Oberseite im Einbauzustand der Platte aus zugänglich und hat eine Tiefe von maximal der Dicke der Bodenplatte. Sie ist hinsichtlich ihrer Abmessungen in Plattenebene so dimensioniert, dass sie ein Aufweiten der Pilotbohrungen auf den Durchmesser der Passbohrungen durch Bohren, Reiben und dergleichen mit den entsprechenden Werkzeugen ermöglicht. Gegen ein Verschmutzen und zur Herstellung einer weitergehend geschlossenen Oberfläche können die Ausnehmungen nach der Montage der Platten durch Stopfen oder dergleichen verschlossen werden.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem durch ein Verfahren zur Herstellung eines Bodenaufbaus in einem Flugzeug aus Sitzschienen und Bodenplatten und/oder Lastenplatten gelöst. Es dient der Befestigung der Platten an der Sitzschiene und umfasst die folgenden Schritte:
- a) Vormontage der Bodenplatte und der Lastenplatte auf der Sitzschiene,
- b) Einbringen von Passbohrungen in die Sitzschiene oder in die Bodenplatte und die Lastenplatte,
- c) Demontage der Platten,
- d) Verschrauben von Lastübertragungselementen an den Platten oder der Sitzschiene,
- e) Einsetzen der Lastübertragungselemente in die Passung am anderen Bauteil.
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Das erfinderische Montageverfahren bietet eine unaufwändige und kostengünstige Möglichkeit, Passagierflugzeuge auf eine Nutzung als Frachtflugzeuge mit einer ebenen Ladefläche umzurüsten. Denn sie stützt sich dazu auf die vorhandenen Sitzschienen, indem sie die weniger tragfähigen Bodenplatten durch eine Kombination aus Bodenplatten und Lastenplatten ersetzt.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens können vor dem Schritt a) die Bodenplatte und die Lastenplatte dauerhaft miteinander verbunden werden. Dadurch ergibt sich eine einfache Montage und Demontage der Platten bei der Herstellung des Bodenaufbaus und bei verschleißbedingten Austauscharbeiten.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden im Schritt b) Pilotbohrungen in der Bodenplatte, in der Lastenplatte oder in der Sitzschiene zu Passbohrungen aufgeweitet. Die Pilotbohrungen sitzen an der Stelle der späteren Passbohrungen, müssen aber nicht zwingend konzentrisch angeordnet sein. Das Aufweiten der Pilotbohrungen zu Passbohrungen ermöglicht einen Toleranzausgleich zwischen den Platten und der Sitzschiene.
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Das Prinzip der Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung beispielshalber noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1: einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Bodenaufbau,
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2: eine vergrößerte Darstellung des Details II gemäß 1,
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3: eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie III-III gemäß 1 ohne Passbolzen,
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4: die Darstellung gemäß 3 mit Passbolzen,
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5: Ansichten des Passbolzens.
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Der erfindungsgemäße Bodenaufbau ist in 1 ausschnittsweise dargestellt. Er setzt sich zusammen aus einer Sitzschiene 10 und einer Platte 40. Mehrere Sitzschienen 10 verlaufen in Längsrichtung des Flugzeugs nebeneinander. Sie haben einen quasi π-förmigen Querschnitt aus zwei parallel nebeneinander und senkrecht verlaufenden Stegen 14 und zwei davon waagrecht abstehenden Flanschen 12. Diese befinden sich an einem oberen Ende der Stege 14 und tragen eine im Wesentlichen U-förmige Rastschiene 16, in der Passagiersitze verrastet werden können. Zwischen zwei Sitzschienen 10 (in 1 nur eine zu sehen) spannt sich quer zu ihrer Verlaufsrichtung eine Platte 40, die auf jeweils einem der Flansche 12 der Sitzschienen 10 aufliegt.
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Die Platte 40 besteht aus einer Bodenplatte 20, die eine durch Fracht belastete Oberseite des Bodenaufbaus bildet. Sie besteht aus einem Verbundfasermaterial, das Anforderungen an die Ebenheit, Rutschfestigkeit und dergleichen einer Ladefläche erfüllt. Die Platte 40 besteht außerdem aus einer Lastenplatte 30, die vollflächig unter der Bodenplatte 20 angeordnet ist. Die Lastenplatte 30 überträgt Belastungen aus der Fläche auf die Flansche 12 der beiderseitig verlaufenden Sitzschienen 10. Sie besteht aus einer Aluminiumlegierung, um bei hoher Tragfähigkeit ein möglichst geringes Gewicht aufzuweisen. Die Platte 40 hat damit eine Art Sandwich-Bauweise aus der Bodenplatte 20 und der Lastenplatte 30.
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Die Platte 40 ist an den Sitzschienen durch eine Schraubverbindung 60 einerseits und eine Passbolzenverbindung 70 andererseits befestigt. Die Schraubverbindung 60 dient dazu, die Platte 40 insbesondere bei der Montage in ihrer Endlage gegenüber der Sitzschiene 10 zu halten. Die Passbolzenverbindung 70 dagegen dient der Lastübertragung, insbesondere von Scherungslasten, also Kräften in der Erstreckungsebene der Platte 40 auf die Sitzschiene 10.
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Die Passbolzenverbindung 70 ist in 2 (und 4) vergrößert dargestellt. Sie umfasst einen einteiligen Passbolzen 50 als Lastübertragungselement, der einerseits im Flansch 12 und andererseits in der Platte 40 steckt. Er ist in den 5a bis 5c im Detail dargestellt: sein stiftförmiger Körper setzt sich aus einem oberen Passabschnitt 52, einem unteren Passabschnitt 56 und einem daran anschließenden Gewindeabschnitt 58 zusammen. Der Gewindeabschnitt 58 hat einen geringfügig geringeren Durchmesser als der an ihn unmittelbar anschließende untere Passabschnitt 56. Zwischen den Passabschnitten 52 und 56 steht ein tellerförmiger Kragen 54 radial ab mit einer deutlich größeren radialen Erstreckung als die Abschnitte 52, 56 und 58. Er hat einen grundsätzlich kreisförmigen Umfang mit zwei einander gegenüberliegenden und parallel verlaufenden Abflachungen 55. Der obere Passabschnitt 52 läuft in einer kegelstumpfförmigen Fase 53 aus, die ein Einfädeln des Passbolzens 50 in eine Bohrung erleichtert.
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Die prinzipielle räumliche Zuordnung der Platte 40 und der Sitzschiene 10 zeigt die 3 in einer Schnittansicht auf der Höhe einer Passbolzenverbindung 70 (vgl. 1): Die Platte 40 liegt mit ihrer Lastenplatte 30 auf dem Flansch 12 und neben der Rastschiene 16 der Sitzschiene 10 auf. Ihre Bodenplatte 20 weist eine Tasche 22 als Ausnehmung auf, die konzentrisch zu einer Pilotbohrung 32 in der Lastenplatte angeordnet ist. Die Pilotbohrung 32 befindet sich an der der Stelle einer späteren Passbohrung und liegt einer Passbohrung 18 in der Sitzschiene 10 gegenüber, die mit der Pilotbohrung 32 in der Lastenplatte 30 weitgehend fluchtet, aber aufgrund von Toleranzen zwischen der Platte 40 und der Sitzschiene 10 nicht zwingend konzentrisch liegt. Im Bereich der Pilotbohrung 32 trägt die Lastenplatte 30 auf ihrer dem Flansch 12 zugewandten Unterseite eine Ausnehmung 34.
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Die Anordnung des fertig montierten Passbolzens 50 der Passbolzenverbindung 70 (vgl. 1) im erfinderischen Bodenaufbau stellt die mit der 3 vergleichbare Schnittansicht der 4 dar: Im montierten Zustand steckt der Passbolzen 50 mit seinem unteren Passabschnitt 56 in der Passbohrung 18 (3) in dem Flansch 12. Er wird von oben in die Passbohrung 18 eingesetzt, so dass sein Kragen 54 auf der Oberseite des Flansches 12 zu liegen kommt. Auf dem Gewindeabschnitt 58 trägt der Passbolzen 50 eine aufgeschraubte Mutter 59. Sie sorgt für eine Lagesicherung des Passbolzens 50 vor allem bei der Montage. Sie ist selbstsichernd, so dass sie sich unter Vibrationsbelastungen nicht löst und kein Klappern des Passbolzens 50 verursachen kann.
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Zur Montage der Platte 40 wird sie auf der Sitzschiene 10 abgelegt und mittels der Schraubenverbindung 60 (vgl. 1) in ihre Endlage gebracht. Diesen Montagezustand zeigt 3. Da sich die Platte 40 durch die Schraubverbindung 60 bereits in ihrer Endlage befindet, können jetzt die Pilotbohrungen 32 auf ihren endgültigen Durchmesser gebracht und zu Passbohrungen aufgeweitet werden, die mit den Passbohrungen 18 konzentrisch fluchten. Um die Pilotbohrungen 32 in der Lastenplatte 30 bearbeiten zu können, ermöglicht die Tasche 22 in der Bodenplatte 20 einen Ansatz von Bearbeitungswerkzeugen an der Lastenplatte 30.
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Nach Bearbeitung der Pilotbohrungen 32 werden die Schraubenverbindungen 60 gelöst, die Passbolzen 50 in die Passbohrungen 18 in den Flanschen 12 eingesetzt und mit den Muttern 59 verschraubt. Jetzt werden die Platten 40 auf die Passbolzen 50 aufgesetzt und die Schraubverbindungen 60 wiederhergestellt. Damit ist der erfinderische Bodenaufbau fertig gestellt.
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In seiner Endlage kommt der Kragen 54 des Passbolzens 50 in der unterseitigen Aussparung 34 in der Lastenplatte 30 zu liegen. Die Aussparung 34 ist im Wesentlichen so tief wie die Dicke des Kragens 54. Sie hat eine im Wesentlichen quadratische oder rechteckige Struktur (vgl. 2) und ist derart bemessen, dass eine der beiden Abflachungen 55 des Kragens 54 an ihrer in der Richtung der Sitzschiene 10 verlaufenden Begrenzung anliegt. Liegt die Platte 40 auf den Passbolzen 50 auf, so verhindert sie dessen Verdrehung. Beim Aufschrauben der Mutter 59 hält sie also den Passbolzen 50 fest, so dass kein zusätzliches Haltemoment aufgebracht werden muss, um den Passbolzen 50 gegen den Widerstand der selbstsichernden Mutter 59 gegen Verdrehung festzuhalten.
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Da es sich bei dem vorhergehenden, detailliert beschriebenen Bodenaufbau und dem Montageverfahren nur um ein Ausführungsbeispiel handelt, können die hierfür verwendeten Vorrichtungen und Schritte in üblicher Weise vom Fachmann in einem weiten Umfang modifiziert werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere können auch die konkreten Ausgestaltungen der Sitzschiene in anderer Form als in der hier beschriebenen erfolgen. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein” bzw. „eine” nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Sitzschiene
- 12
- Flansch
- 14
- Steg
- 16
- Rastschiene
- 18
- Passbohrung
- 20
- Bodenplatte
- 22
- Tasche (Aussparung)
- 30
- Lastenplatte
- 32
- Pilotbohrung
- 34
- Ausnehmung
- 40
- Platte
- 50
- Passbolzen (Lastübertragungselement)
- 52
- oberer Passabschnitt
- 53
- Fase
- 54
- Kragen
- 55
- Abflachung
- 56
- unterer Passabschnitt
- 58
- Gewindeabschnitt
- 59
- Mutter
- 60
- Schraubverbindung
- 70
- Passbolzenverbindung
