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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft eine Isolierungsanordnung zum thermischen und akustischen Isolieren einer Kabine eines Luftfahrzeugs mit mindestens einer Haltevorrichtung und mindestens einem Isolierpaket. Die Erfindung betrifft ferner ein Flugzeug mit einer Kabine und einer erfindungsgemäßen Isolierungsanordnung.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Zum Haltern von Bauteilen in Fahrzeugkabinen werden im Stand der Technik verschiedenste Haltevorrichtungen eingesetzt, die beispielsweise in Flugzeugrümpfen über Nietverbindungen an einer primären Rumpfstruktur des Flugzeugs befestigt werden. Während der Fertigung des Flugzeugs können anschließend Kabinenbauteile, wie etwa Seitenverkleidungen, Küchen („Galleys”), Über-Kopf-Staufächer („Hatracks”), Trennwände oder andere Bauteile an diesen Haltevorrichtungen installiert werden.
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Zwischen einer Verkleidung der Flugzeugkabine und der Rumpfstruktur befindet sich üblicherweise eine Isolierungsanordnung zum thermischen und akustischen Isolieren der Flugzeugkabine. Das Eintreten relativ feuchter Kabinenluft durch eine Kabinenverkleidung in einen Zwischenraum zwischen der Isolierungsanordnung und der Außenhaut des Flugzeugs kann nicht vermieden werden, da die Kabinenverkleidung nicht luftdicht ist und während des Flugs ein Temperaturgefälle zwischen der Kabine und dem Zwischenraum besteht. Eine zur Außenhaut des Flugzeugs gerichtete Abdichtung von Isolierpaketen sorgt im Allgemeinen dafür, dass das Kondenswasser nicht in die Passagierkabine eintritt, sondern an der Isolierungsanordnung in einen unteren Rumpfbereich, bei Flugzeugen die sogenannte „Bilge”, läuft.
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Um Kabinenbauteile an den Haltevorrichtungen befestigen zu können, sind Ausschnitte in der Isolierungsanordnung notwendig, durch die die Haltevorrichtungen von der Rumpfstruktur in die Kabine hineinragen. An diesen Durchtrittsstellen besteht die Möglichkeit, dass Kondenswasser von der Außenhaut durch die Isolierungsanordnung hindurchtritt. Da weiterhin die an den Haltevorrichtungen angeordneten Kabinenbauteile nicht vollständig dicht sind und Spalte zwischen voneinander benachbarten Kabinenbauteilen existieren können, welche nicht vollständig durch Dichtbänder oder dergleichen abgedichtet sind, kann schließlich Kondenswasser in die Kabine eintreten. In ungünstigen Fällen sind die betroffenen Bereiche der Isolierungsanordnung oberhalb von Passagiersitzen angeordnet, so dass dort Kondenswasser auf die Passagiere herunter tropfen könnte. Dieses Phänomen wird auch „rain in the plane” genannt.
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US 5 866 231 A offenbart eine Isoliermatte für Flugzeuge, mit kompressiblen, wasserabweisenden Schaumeinlagen, die in Öffnungen der Isoliermatte angeordnet werden, so dass diese Öffnungen vollständig ausgefüllt und folglich wasserdicht sind, wobei die Schaumeinlagen ferner thermisch und akustisch isolierend wirken. Ein Klebestreifen ist zum Haltern über den Schaumeinlagen angeordnet, was eine zusätzliche Abdichtung zwischen den jeweiligen Schaumeinlagen und der Folie realisiert. Die Schaumeinlagen könnten ein Loch aufweisen, das das Durchführen von Haltern erlaubt.
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WO 2010/122122 A1 offenbart einen L-förmigen Halter mit einem Versteifungssteg für elektrische Leitungen oder Rohre zur Halterung an einer Flugzeugstruktur.
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US 2003/0042363 A1 offenbart eine Strukturanordnung mit Verkleidungspaneelen und einem Fußboden für ein Flugzeug, wobei Fußboden und Verkleidungspaneele eine selbsttragende Hülle bilden und deren Befestigung an der Flugzeugstruktur durch Haltemittel erfolgt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die Aufgabe der Erfindung liegt daher darin, eine Isolierungsanordnung zum thermischen und akustischen Isolieren einer Kabine eines Luftfahrzeugs vorzuschlagen, die Haltevorrichtungen und Isolierpakete aufweist, wobei die Haltevorrichtungen durch die Isolierpakete hindurchragen können, ohne dass anfallendes Kondenswasser in die Kabine hineintropfen kann.
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Eine derartige Isolierungsanordnung sollte nach Möglichkeit nicht zu einem Mehrgewicht im Vergleich zu einer üblichen Isolierungsanordnung führen. Sie sollte weiterhin eine gleiche oder verbesserte Isolationsqualität haben und ein sicheres Halten des Isolierpakets gewährleisten können.
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Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Isolierungsanordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Isolierungsanordnung zum thermischen und akustischen Isolieren einer Kabine eines Luftfahrzeugs mindestens eine Haltevorrichtung, ein erstes Isolierpaket und ein zweites Isolierpaket auf, wobei die Haltevorrichtung eine erste Befestigungsfläche zum Befestigen der Haltevorrichtung an einem Strukturbauteil des Luftfahrzeugs und einen sich von der ersten Befestigungsfläche erstreckenden Halteflansch mit einem umlaufenden Kragen aufweist, das erste Isolierpaket eine Öffnung zum Durchführen des Halteflanschs und ein an der Öffnung angeordnetes elastisches, biegeweiches Isolierstück mit einem Ausschnitt aufweist, der enger als der durchgeführte Halteflansch ist, und das zweite Isolierpaket ein Ende aufweist und derart relativ zu der Haltevorrichtung an dem Strukturbauteil des Luftfahrzeugs angeordnet ist, dass das Ende und der Kragen eine Überlappung bilden, bei der der Kragen zwischen dem Ende des zweiten Isolierpakets und der ersten Befestigungsfläche liegt.
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Eine derartige erfindungsgemäße Isolierungsanordnung hat den bedeutenden Vorteil, dass es nicht erforderlich ist, einen Übergang zwischen einem Halteflansch und einem ersten Isolierpaket, welches an dem Halteflansch angeordnet ist, wasserundurchlässig zu gestalten. Durch den Überlappungsbereich zwischen dem Kragen des Halteflansches und dem zweiten Isolierpaket wird der Kragen an dem Halteflansch, der das erste Isolierpaket in seiner Position hält, zu einer Kondenswasserleitfläche. Dies bedeutet im Wesentlichen, dass anfallendes Kondenswasser, welches sich an der Struktur des Luftfahrzeugs bildet, auf eine strukturseitige Begrenzung des ersten Isolierpakets gerät, die üblicherweise mit einer wasserdichten Folie kaschiert ist. Das Kondenswasser läuft anschließend zu dem Halteflansch, rinnt an diesem Halteflansch entlang, um dann schließlich von dem Kragen ab und in den Überlappungsbereich hineinzutropfen. Da auch das zweite Isolierpaket, wie generell üblich, auf der strukturseitigen Fläche eine wasserundurchlässige Folienkaschierung aufweist, kann sämtliches dort auftreffendes Kondenswasser auf dieser Folie an der Struktur entlang zu einer Bilge oder einem anderen Bereich an der Unterseite des Luftfahrzeugrumpfes rinnen. Dies eliminiert die Gefahr, dass Kondenswasser in die Passagierkabine hineintropft. Weiterhin ist in einer Bilge üblicherweise eine Vorrichtung angeordnet, mit der Kondenswasser aus dem Rumpf des Luftfahrzeugs nach außen geführt werden kann, so dass stets anfallendes und nachströmendes Kondenswasser aus dem Luftfahrzeug entfernt wird.
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Durch diese Kombination einer Haltevorrichtung mit einem Kragen sowie einem Überlappungsbereich existieren praktisch keine zusätzlichen Bauteile, die ein zusätzliches Gewicht bewirken würden, so dass das Gesamtgewicht der erfindungsgemäßen Isolierungsanordnung nicht größer ist als das Gewicht einer herkömmlichen Isolierungsanordnung. Durch die Gestaltung des Ausschnitts des Isolierstücks kann das erste Isolierpaket sicher und positionsstabil gehalten werden, wobei ein Abrutschen durch den Kragen verhindert wird. Dadurch sind keine zusätzlichen Vorkehrungen zum Haltern des ersten Isolierpakets vonnöten.
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Der Begriff „Strukturbauteil” ist dabei nicht auf ein Versteifungselement in Form eines Spants, eines Stringers oder dergleichen beschränkt, sondern kann ein beliebiges Element einer die Form des entsprechenden Luftfahrzeugs definierenden Struktur des Luftfahrzeugs sein. Dies kann neben Versteifungselementen selbstverständlich auch einzelne Schalenelemente einer Rumpfwandung oder andere, Struktur bildende oder versteifende oder daran angeordnete Bauelemente umfassen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Halteflansch einen zwischen dem Kragen und der ersten Befestigungsfläche angeordneten und sich aufweitenden Bereich auf, der derart dimensioniert ist, dass das Isolierstück in dem sich aufweitenden Bereich eine kraftschlüssige Verbindung eingeht. Durch den sich aufweitenden Bereich des Halteflansches, der durch den umlaufenden Kragen begrenzt wird, kann ein elastisches, biegeweiches Isolierstück sicher gehalten werden. Der sich aufweitende Bereich drängt das Isolierstück stets zu dem Kragen hin, sollte es an dem Halteflansch verrutschen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Isolierstück aus einem Schaumstoff hergestellt, der bevorzugt geschlossenporig ausgeführt ist. Bei geschlossenen Poren besteht praktisch keine Gefahr, dass Wasser in das Isolierstück hineindiffundiert und dort gesammelt wird, sondern es würde ungehindert an dem Isolierstück entlang des Kragens entlanglaufen.
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Es sei an dieser Stelle betont, dass die konkrete Ausgestaltung des Isolierstücks relativ willkürlich realisierbar ist, so lange das Anlegen an den Kragen des Halteflanschs gewährleistet werden kann. Bevorzugt sind geometrische einfache Formen zu wählen, etwa ein Viereck mit optional abgerundeten Ecken. Es sind auch beliebig andere Formen denkbar. Die Auswahl der Form ist nicht dafür vorgesehen, den Schutzumfang zu beeinflussen. Auch ist die Art der Befestigung des Isolierstücks an dem ersten Isolierpaket beliebig wählbar und soll nicht zur Beschränkung der Erfindung dienen. Das Isolierstück könnte etwa auf einer Umhüllungsfolie eines Isoliermaterials aufgesetzt werden, so dass herkömmliche Isolierpakete leicht angepasst werden können. Gleichermaßen könnte das Isolierstück allerdings auch von einer Umhüllungsfolie umschlossen und in ein Isoliermaterial integriert sein. Dies wäre besonders platzsparend und vorteilhaft, würde allerdings die Modifikation bekannter oder bereits vorhandener Isolierpakete erfordern.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Befestigungsfläche mit Nietbohrungen ausgestattet, die eine Nietbefestigung an einem Strukturbauteil des Rumpfes des Luftfahrzeugs ermöglichen. Durch die Kombination des Kragens mit dem sich aufweitenden Bereich des Halteflansches ist die Verwendung eines einzelnen Kragens an dem Halteflansch ausreichend und ein zusätzlicher Kragen zur formschlüssigen Verbindung mit dem Isolierstück näher an der ersten Befestigungsfläche ist nicht notwendig. Dies ermöglicht eine relativ schlanke Bauweise des Halteflansches, durch den herkömmliche Nietwerkzeuge an der ersten Befestigungsfläche der Haltevorrichtung an den dort angeordneten Nietbohrungen einsetzbar sind, ohne durch den Halteflansch bzw. den daran angeordneten Kragen behindert zu werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform erstreckt sich der Halteflansch senkrecht zu der ersten Befestigungsfläche, so dass eine geringstmögliche Beeinträchtigung der Nietbohrungen an der ersten Befestigungsfläche resultiert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Erstreckungswinkel des umlaufenden Kragens relativ zu der Befestigungsfläche in einem Bereich von 0–45°. Insbesondere bei der Befestigung der Haltevorrichtung an Strukturbauteilen eines Rumpfs eines Luftfahrzeugs in einem oberen Viertel des Rumpfs kann dadurch gewährleistet werden, dass auftreffendes Kondenswasser an dem Kragen zu dem zweiten Isolierpaket fließen kann. Da die Ableitung des Kondenswassers ausschließlich schwerkraftgetrieben erfolgt, muss stets ein ausreichendes Gefälle an dem Kragen bereitgestellt werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich der umlaufende Kragen um 2–5 mm von dem Halteflansch. Dadurch ist eine besonders geringe Beeinträchtigung der Befestigungsfläche mit Nietwerkzeugen zu erreichen, so dass eine verbesserte Verwendung von Nietwerkzeugen ermöglicht wird. Gleichzeitig ist eine derartige Erstreckung ausreichend, ein sicheres Halten des Isolierstücks zu gewährleisten. Generell ist hierbei darauf hinzuweisen, dass formsteifere Schaumstoffe eine geringere Erstreckung des Kragens erfordern als weniger formsteife Schaumstoffe.
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In einer ebenso vorteilhaften Ausführungsform verläuft der Kragen parallel zu einer Senkrechten einer Erstreckungsachse des Halteflanschs. Der Kragen ist damit als ein ebenes Rechteck ausgeführt und verläuft auf einer gleichbleibenden Höhe an dem Halteflansch. Die Herstellung der Haltevorrichtung ist dadurch besonders einfach und die Haltewirkung ist besonders gut. Bevorzugt weist das Isolierstück abgerundete Ecken auf, was die Einleitung der Haltekraft in das erste Isolierpaket harmonisiert.
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In einer ebenso vorteilhaften Ausführungsform verläuft die Form des Kragens nicht vollständig parallel zu einer Senkrechten einer Erstreckungsachse der Längsachse des Halteflansches. Die resultierende Form des Kragens weicht dadurch von einem ebenen Rechteck ab und ist gebogen. Dies ist besonders dann sinnvoll, wenn der Winkel zu dem Strukturbauteil in einer vorgegebenen Befestigungsposition der Haltevorrichtung innerhalb des Rumpfs des Luftfahrzeugs zu groß oder zu klein ist und die Ablaufwirkung eines planen Kragens für Kondenswasser nicht optimal wäre. Durch eine Krümmung, die etwa schaufelartig verlaufen könnte, kann eine Verbesserung der Ablaufwirkung erreicht werden.
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Schließlich löst auch ein Flugzeug mit einem Flugzeugrumpf, einer Kabine mit Kabinenbauteilen und Haltevorrichtungen zum Haltern der Kabinenbauteile die Aufgabe der Erfindung, wobei der Flugzeugrumpf mit einer Isolierungsanordnung mit den oben genannten Merkmalen ausgestattet ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Figuren. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich und in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammensetzung in den einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbeziehungen. In den Figuren stehen weiterhin gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Objekte.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Isolierungsanordnung in einer Schnittdarstellung.
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2a und 2b zeigen eine Haltevorrichtung in einer Draufsicht und in einer Seitenansicht.
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3 zeigt ein Isolierstück in einer Schnittdarstellung.
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4 zeigt eine erfindungsgemäße Isolierungsanordnung in einer Draufsicht.
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5 zeigt ein Flugzeug mit mindestens einer Flugzeugkabine und einer erfindungsgemäßen Isolierungsanordnung.
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DETAILLIERTE DARSTELLUNG EXEMPLARISCHER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Isolierungsanordnung 2 mit einem ersten Isolierpaket 4, einem zweiten Isolierpaket 6 und einer Haltevorrichtung 8, die mit einer ersten Befestigungsfläche 10 an einem Strukturbauteil 12 angeordnet ist. Die Haltevorrichtung 8 weist einen Halteflansch 14 auf, der sich senkrecht von der ersten Befestigungsfläche 10 erstreckt, einen umlaufenden Kragen 16 sowie einen sich aufweitenden Bereich 18 aufweist, der zwischen dem umlaufenden Kragen 16 und der ersten Befestigungsfläche 10 angeordnet ist.
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Das erste Isolierpaket 4 weist eine Öffnung 20 zum Durchführen des Halteflanschs 14 auf, auf der ein Isolierstück 22 angeordnet ist, das aus einem biegeweichen, elastischen Material gefertigt ist. Dies könnte beispielsweise ein geschlossenzelliger Schaumstoff sein, der ausreichend kompressibel ist, um ihn auf den Halteflansch 14 über den Kragen 16 in den sich aufweitenden Bereich 18 einzubringen. Dort wird exemplarisch das Isolierstück 22 von dem sich aufweitenden Bereich 18 stets auf den Kragen 16 gedrängt und sitzt dadurch fest an dem Halteflansch 14. Dies ist nicht unbedingt erforderlich und das gewählte Ausführungsbeispiel zeigt eine der möglichen Gestaltungen der Verbindung zwischen Isolierstück 22 und Halteflansch 14. Durch das Isolierstück 22 wird das erste Isolierpaket 4 relativ zu der Haltevorrichtung 8 gehaltert.
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Das zweite Isolierpaket 6 ist an dem Strukturbauteil 12 so gehaltert, dass sich an einem Ende 24 des zweiten Isolierpakets 6 eine Überlappung 26 mit dem umlaufenden Kragen 16 der Haltevorrichtung 8 einstellt, wobei sich in der Überlappung 26 der Kragen 16 zwischen dem Ende 24 des zweiten Isolierpakets 6 und dem Strukturbauteil 12 befindet. Kondenswasser, welches im Bereich der Haltevorrichtung 8 von der Strukturseite auf das erste Isolierpaket 4 oder das Isolierstück 22 gerät, wird schwerkraftgetrieben an dem Kragen 16 entlang an einer zur Struktur gerichteten Seite 28 des ersten Isolierpakets 4 zu dem Kragen 16 geleitet werden, wo es dann schwerkraftgetrieben entlangläuft, um schließlich in dem Überlappungsbereich 26 von dem Kragen 18 abzutropfen, um dann schließlich von einer Folie 30 des zweiten Isolierpakets 6 zu der Strukturseite des Rumpfes gerichtet an der Struktur entlanglaufen kann.
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Das gezeigte Strukturbauteil 12 ist beispielhaft als ein Rumpfspant ausgeführt, der üblicherweise, zumindest bei einem Passagierflugzeugrumpf, eine runde oder ovale Form aufweist. Bedingt durch die Umwicklung des Strukturbauteils 12 durch das zweite Isolierpaket 6 bildet dieses einen Kanal aus, der bis zu einer Bilge des Flugzeugrumpfs verläuft. Dort wird alles anfallende Kondenswasser gesammelt werden, so dass nicht mehr die Gefahr des Eintretens in eine Passagierkabine besteht.
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In den Darstellungen aus 2a und 2b wird die Detailgestaltung der Haltevorrichtung 8 ersichtlich. Die erste Befestigungsfläche 10 wird durch eine zweite Befestigungsfläche 32 ergänzt, wobei in beiden Befestigungsflächen 10 und 32 Nietbohrungen 34 angeordnet sind, durch die die Haltevorrichtung 8 strukturseitig befestigt werden kann. Gestrichelt dargestellt ist der Durchmesser 36 eines herkömmlichen Nietwerkzeugs, welches durch den umlaufenden Kragen 16 nicht beeinflusst wird. Es ist möglich, dieses Nietwerkzeug senkrecht auf den Befestigungsflächen 10 und 32 aufzusetzen, was bei einer Verwendung von breiteren und/oder in mehrfacher Ausführung vorliegenden Krägen an dem Halteflansch 14 nicht möglich wäre.
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3 zeigt zusätzlich das Isolierstück 22, welches beispielhaft eine Dicke zwischen 5 und 15 mm aufweisen könnte, zusätzlich hierzu einen rechteckigen Querschnitt mit exemplarisch nicht abgerundeten Ecken und einen Ausschnitt 38, der zum Schonen des Materials des Isolierstücks 22 abgerundet ist. Der Ausschnitt 38 könnte eine lichte Weite im unbelasteten Zustand aufweisen, der nur wenige Millimeter über der lichten Weite des Halteflanschs 14 liegt, beispielsweise zwischen 2 und 4 Millimetern. Dies ist jedoch insbesondere von den Materialeigenschaften des verwendeten Schaumstoffs abhängig. Je steifer der Schaumstoff ist, desto kleiner kann die für eine Klemmung erforderliche Maßabweichung ausgeführt werden.
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4 zeigt eine exemplarische Anordnung innerhalb eines Flugzeugrumpfes 40 an einer Oberseite, bei dem die geometrischen Randbedingungen für ein besonders leichtes Ablaufen von Kondenswasser gegeben sind. Der mit dem Kragen erreichte Winkel sollte möglichst steil sein, damit ein ausreichend starker, schwerkraftgetriebener Abfluss von Kondenswasser ermöglicht wird. Dieser Winkel kann in einem Bereich von 0 bis 70° liegen, bevozugt in einem Bereich von 0 bis 45° um eine Hochachse des Flugzeugrumpfs 40. Dieser Winkel ist demnach abhängig von einer Installationsposition der Haltevorrichtung, da der Winkel zwischen dem Kragen 16 und der ersten Befestigungsfläche 10 dem örtlichen Strukturbauteilwinkel überlagert wird. Besonders in einem oberen Viertel eines Flugzeugrumpfs 40 sollten die Voraussetzungen dafür gegeben sein, dass der Winkel des Kragens 16 ausreichend ist.
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Schließlich zeigt 5 ein Flugzeug 42, welches einen Flugzeugrumpf 40 mit einer darin gebildeten Kabine 42 aufweist. Die Kabine 42 kann mit einer erfindungsgemäßen Isolierungsanordnung 2 ausgestattet sein, wobei Haltevorrichtungen 8 beispielhaft an Spanten 12 angeordnet werden könnten.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Isolierungsanordnung
- 4
- erstes Isolierpaket
- 6
- zweites Isolierpaket
- 8
- Haltevorrichtung
- 10
- erste Befestigungsfläche
- 12
- Strukturbauteil
- 14
- Halteflansch
- 16
- Kragen
- 18
- sich aufweitender Bereich
- 20
- Öffnung
- 22
- Isolierstück
- 24
- Ende
- 26
- Überlappung
- 28
- zur Struktur gerichtete Seite
- 30
- Folie
- 32
- zweite Befestigungsfläche
- 34
- Nietbohrung
- 36
- Durchmesser
- 38
- Ausschnitt
- 40
- Flugzeugrumpf
- 42
- Flugzeug
- 44
- Kabine
